Satelita EarthCARE przesłał pierwsze dane
Należąca do ESA satelita EarthCARE przesłała pierwsze obrazy ze swojego szerokopasmowego instrumentu radiometrycznego. Dane oferują spojrzenie na bilans energetyczny Ziemi – delikatnej równowagi, która rządzi klimatem.
Jak tłumaczą naukowcy z ESA, bilans energetyczny Ziemi uwzględnia ilość energii otrzymywanej od Słońca, promieniowanie słoneczne i ilość promieniowania cieplnego, które Ziemia emituje z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Pod wpływem wielu czynników, w tym chmur, aerozoli i gazów cieplarnianych, równowaga ta jest niezbędna do utrzymania stosunkowo stabilnych temperatur na Ziemi.
Jak wskazują badacze, działalność człowieka zwiększa stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze, aerozole również dostają się do atmosfery z zakładów przemysłowych, ruchu drogowego i praktyk rolniczych, a także ze źródeł naturalnych. Globalne temperatury rosną, więc zrozumienie i monitorowanie bilansu promieniowania ma kluczowe znaczenie dla badania i rozwiązywania kwestii związanych z klimatem, dlatego ESA wraz z Japońską Agencją Badań Kosmicznych (JAXA) zbudowała satelitę EarthCARE.
EarthCARE został zaprojektowany do pomiaru różnych aspektów atmosfery Ziemi, aby pomóc zrozumieć, w jaki sposób chmury i aerozole odbijają napływającą energię słoneczną z powrotem w przestrzeń kosmiczną i jak zatrzymują wychodzącą energię podczerwoną. Informacje te mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia zmian klimatu i przewidywania tempa, w jakim atmosfera może stracić swój obecny ogólny efekt chłodzenia w przyszłości.
EarthCARE został uruchomiony w maju 2024 roku i już jego szerokopasmowy radiometr (urządzenie rejestrujące intensywność radiacji elektromagnetycznej danego zakresu długości fal w dowolnej części spektrum elektromagnetycznego) już demonstruje swoje imponujące możliwości.
„Oczywiście nigdy nie wątpiliśmy w potencjał radiometru szerokopasmowego EarthCARE, ale tutaj widzimy, na tak wczesnym etapie misji, że instrument działa bardzo dobrze i dostarcza doskonałe dane. Każdy z różnych instrumentów satelity ma do odegrania niezwykle ważną rolę, a kiedy wszystkie będą działać w harmonii i satelita zostanie oddany do użytku, społeczność naukowa i prognostycy pogody będą mieli potężne narzędzie do lepszego zrozumienia bilansu energetycznego Ziemi, rozwoju nauki o klimacie i poprawy prognoz pogody” – mówi Simonetta Cheli z ESA.
Kluczowy dla misji szerokopasmowy radiometr mierzy strumienie promieniowania w górnej części ziemskiej atmosfery. Podczas podróży satelity po orbicie urządzenie to jest wyjątkowe, ponieważ obserwuje atmosferę z trzech kierunków jednocześnie.
Informacje te pozwolą naukowcom dokładnie zmierzyć, ile energii słonecznej jest odbijane z powrotem w przestrzeń kosmiczną i ile energii cieplnej jest emitowane z powierzchni Ziemi w tym samym czasie.
Trzy różne kąty widzenia radiometru szerokopasmowego – jeden bezpośrednio w dół pod satelitą, jeden przed ścieżką satelity (od przodu) i jeden za ścieżką satelity (do tyłu) – są kluczem do uchwycenia systematycznych trójwymiarowych widoków zarówno odbitego, jak i emitowanego promieniowania.
Porównanie tego z promieniowaniem obliczonym na podstawie połączonych pomiarów z innych instrumentów satelity znacznie poprawi zrozumienie przez naukowców interakcji aerozol-chmura-promieniowanie.
Zdjęcie zostało wykonane w lipcu 2024 roku, zaledwie kilka godzin po rozpoczęciu pomiarów przez radiometr szerokopasmowy. Pokazuje jasność w widoku do przodu wzdłuż ścieżki orbitalnej EarthCARE w zachodniej części Morza Śródziemnego, na odcinku 1300 km od północnej Hiszpanii do Algierii.
Jasność wskazuje, jak opisują naukowcy, ile energii słonecznej jest odbijane z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Na przykład, białe, jasne chmury odbijają dużo światła słonecznego, pokazane na czerwono, podczas gdy morze odbija niewiele światła słonecznego z powrotem do satelity i wydaje się ciemne, pokazane na niebiesko.
Podczas gdy dane pokazują wyraźne przejście między wybrzeżem Hiszpanii a Morzem Śródziemnym, różnica na otwartym morzu jest niewielka. Przejście od ciemniejszych do jaśniejszych kolorów nad wybrzeżem Algierii wynika z obecności aerozoli i cienkich chmur.
Kolejny obraz przedstawia góry Atlas, gdzie chmury burzowe wznoszą się na wysokość 10 km w atmosferze. Trzy różne kąty widzenia radiometru szerokopasmowego rejestrują chmury z nieco innych pozycji.
Widać to w pozornych pozycjach cieni chmur względem chmur – wydają się być na północ od chmury w widoku do przodu, na wschód w widoku w dół i na południe w widoku do tyłu.
Ta kombinacja kątów widzenia, jak podkreślają naukowcy ESA, jest mocną stroną instrumentu – tylko jeden widok nie ujawniłby w pełni światła słonecznego lub promieniowania cieplnego odbijanego lub emitowanego przez chmury i inne elementy atmosfery. Dzięki temu satelita EarthCARE gromadzi informacje o kierunkowym rozkładzie energii, która jest widoczna w górnej części atmosfery.
Posiadanie przez EarthCARE trójwymiarowego widoku w skali globalnej, wraz z danymi z trzech innych instrumentów – radaru profilującego chmury, radaru atmosferycznego i kamery wielospektralnej – jest niezwykle ważne, jeśli chodzi o naukę o klimacie.
Emil Gołoś
