NASASondy PREFIRE CubeSat dostarczają obecnie niezbędnych danych na temat emisji ciepła przez Arktykę i Antarktydę w przestrzeń kosmiczną, pomagając w prognozowaniu skutków zmian klimatycznych.
Dane te są niezbędne do zrozumienia roli regionów polarnych w regulacji temperatury Ziemi i nadrzędnego efektu cieplarnianego.
Misja klimatyczna PREFIRE NASA
Najnowsza misja klimatyczna NASA rozpoczęła gromadzenie danych na temat ilości ciepła w postaci promieniowania dalekiej podczerwieni emitowanego w przestrzeń kosmiczną przez środowiska Arktyki i Antarktyki. Pomiary wykonane przez Polar Radiant Energy w ramach eksperymentu dalekiej podczerwieni (PREFIRE) są kluczem do lepszego przewidywania wpływu zmian klimatycznych na lód, morza i pogodę na Ziemi – są to informacje, które pomogą ludzkości lepiej przygotować się na zmieniający się świat.
Jeden z dwóch satelitów PREFIRE w kształcie kostki wielkości pudełka po butach, czyli CubeSat, wystrzelony 25 maja z Nowej Zelandii, a następnie jego bliźniak 5 czerwca. Pierwszy CubeSat rozpoczął wysyłanie danych naukowych 1 lipca. Drugi CubeSat rozpoczął zbieranie danych naukowych 25 lipca, a misja udostępni dane po problemie z GPS problem w tym CubeSacie został rozwiązany.
Dane z jednego z dwóch satelitów CubeSat tworzących misję PREFIRE NASA wykorzystano do stworzenia wizualizacji danych przedstawiającej temperaturę jasności – intensywność emisji podczerwieni – nad Grenlandią. Czerwony oznacza bardziej intensywne emisje; niebieski oznacza niższe intensywności. Dane zebrano w lipcu.
Źródło: Studio Wizualizacji Naukowej NASA
Zrozumienie emisji Ziemi w dalekiej podczerwieni
Misja PREFIRE pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, kiedy i gdzie Arktyka i Antarktyda emitują promieniowanie dalekiej podczerwieni (o długości fali większej niż 15 mikrometrów) w przestrzeń kosmiczną. Obejmuje to wpływ atmosferycznej pary wodnej i chmur na ilość ciepła uciekającego z Ziemi. Ponieważ chmury i para wodna mogą zatrzymywać promieniowanie dalekiej podczerwieni w pobliżu powierzchni Ziemi, mogą zwiększać globalną temperaturę w ramach procesu zwanego efekt cieplarniany. To tutaj gazy znajdujące się w atmosferze ziemskiej – takie jak dwutlenek węgla, metan i para wodna – działają jak izolatory, zapobiegając ucieczce w przestrzeń kosmiczną ciepła emitowanego przez planetę.
„Nieustannie poszukujemy nowych sposobów obserwacji planety i uzupełniania krytycznych luk w naszej wiedzy. Dzięki CubeSatom, takim jak PREFIRE, możemy osiągnąć jedno i drugie” – powiedziała Karen St. Germain, dyrektor Wydziału Nauk o Ziemi w siedzibie NASA w Waszyngtonie. „Misja, będąca częścią naszego wybranego w konkursie programu Earth Venture, jest doskonałym przykładem innowacyjnej nauki, którą możemy osiągnąć dzięki współpracy z partnerami uniwersyteckimi i przemysłowymi”.
Rola PREFIRE w analizie klimatu
Ziemia pochłania większość energii słonecznej w tropikach; Prądy pogodowe i oceaniczne transportują to ciepło do Arktyki i Antarktydy, które otrzymują znacznie mniej światła słonecznego. Środowisko polarne – w tym lód, śnieg i chmury – emituje w przestrzeń kosmiczną duże ilości ciepła, z których większość ma postać promieniowania dalekiej podczerwieni. Jednak te emisje nigdy nie były systematycznie mierzone i tu właśnie wkracza PREFIRE.
„To niezwykle ekscytujące widzieć napływające dane” – powiedział Tristan L’Ecuyer, główny badacz PREFIRE i klimatolog na Uniwersytecie Wisconsin w Madison. „Dzięki dodaniu pomiarów w dalekiej podczerwieni z PREFIRE, po raz pierwszy widzimy pełne widmo energii, jaką Ziemia wypromieniowuje w przestrzeń kosmiczną, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zmian klimatycznych”.
Wizualizacja danych klimatycznych
Wizualizacja danych PREFIRE (powyżej) pokazuje temperatury jasności — czyli intensywność promieniowania emitowanego z Ziemi na kilku długościach fal, w tym w dalekiej podczerwieni. Kolor żółty i czerwony wskazują bardziej intensywne emisje pochodzące z powierzchni Ziemi, natomiast kolor niebieski i zielony oznaczają niższą intensywność emisji zbiegającą się z zimniejszymi obszarami na powierzchni lub w atmosferze.
Wizualizacja rozpoczyna się od pokazania danych dotyczących emisji w średniej podczerwieni (długości fal od 4 do 15 mikrometrów) zarejestrowanych na początku lipca podczas kilku orbit polarnych przez pierwszego wystrzelonego CubeSata. Następnie przybliża dwa przeloty nad Grenlandią. Ścieżki orbitalne rozszerzają się pionowo, aby pokazać, jak zmieniają się emisje dalekiej podczerwieni w atmosferze. Wizualizacja kończy się skupieniem na obszarze, w którym przecinają się oba przejścia, pokazując, jak zmieniała się intensywność emisji w dalekiej podczerwieni w ciągu dziewięciu godzin pomiędzy tymi dwiema orbitami.
Dwa satelity PREFIRE CubeSat znajdują się na asynchronicznych, prawie polarnych orbitach, co oznacza, że przelatują nad tymi samymi punktami w Arktyce i Antarktydzie w odstępie kilku godzin, zbierając ten sam rodzaj danych. Daje to badaczom szereg czasowych pomiarów, które mogą wykorzystać do badania stosunkowo krótkotrwałych zjawisk, takich jak topnienie pokrywy lodowej czy tworzenie się chmur, oraz ich wpływu na emisję dalekiej podczerwieni w czasie.
Więcej o PREFIRE
Misja PREFIRE została opracowana wspólnie przez NASA i Uniwersytet Wisconsin-Madison. Oddział Caltech w Pasadenie w Kalifornii, Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA (JPL) zarządza misją dla Dyrekcji Misji Naukowych NASA i dostarczył spektrometry. Firma Blue Canyon Technologies zbudowała i obecnie obsługuje CubeSaty, a Uniwersytet Wisconsin-Madison przetwarza i analizuje dane zebrane przez te instrumenty.
