Измерение парникового эффекта с высокой точностью

Солнечная радиация свободно проникает в атмосферу Земли, но её выход в виде тепла затрудняет утолщающаяся "парниковая крыша" из углекислого газа и других газов, что ведёт к потеплению планеты и изменению климата. Для непрерывного измерения масштабов этого эффекта используются пиргеометры — инфракрасные измерительные приборы. Их долгосрочную надёжность удалось значительно повысить благодаря новой эталонной установке для калибровки, разработанной в Физико-техническом федеральном ведомстве Германии (PTB). Результаты работы опубликованы в журнале Metrologia.

Мерой парникового эффекта служит нисходящее длинноволновое излучение атмосферы — излучение, отражаемое "парниковой крышей" обратно к Земле. Его годами непрерывно измеряют с помощью пиргеометров, установленных на поверхности. Эти приборы охватывают широкий спектральный диапазон и очень большой угол обзора, что позволяет контролировать почти всё небесное полушарие. Для обеспечения информативности и сопоставимости данных в долгосрочной перспективе пиргеометры требуют регулярной калибровки, то есть метрологической привязки к эталонам.

Таким эталоном стала новая установка — "полусферический абсолютно чёрный тело" (HSBB), разработанная в PTB совместно с Физико-метеорологической обсерваторией Давоса / Всемирным радиационным центром (PMOD/WRC) в рамках европейских исследовательских проектов серии "Метрология для наблюдения Земли и климата" (MetEOC). HSBB соответствует специфическим требованиям для таких калибровок и обеспечивает прослеживаемость к Международной температурной шкале ITS-90 через радиационную температурную шкалу PTB, а значит, и к Международной системе единиц (SI).

Таким образом, помимо существовавшей в PMOD/WRC процедуры, основанной на контактной термометрии и оптическом моделировании, теперь доступен второй независимый метод обеспечения прослеживаемости. Одновременно согласие между радиометрическими шкалами облученности PMOD/WRC и PTB служит валидацией ранее установленной прослеживаемости. Это позволяет исключить расхождения, встречавшиеся в мировых измерениях нисходящего длинноволнового излучения, и повысить точность этих измерений.

"Всё, что помогает точнее определить масштабы парникового эффекта, приближает нас на шаг к тому, чтобы лучше и быстрее оценивать эффективность контрмер", — отмечает физик PTB Кристиан Монте.