Высокоточная немецкая система измерения атмосферных газов

Высокоточная немецкая система измерения атмосферных газов

Исследовательской группой Национального центра исследований в области аэрокосмической, энергетической и транспортной промышленности Германии разработана уникальная лазерная система. Предназначение устройства — производство измерений атмосферных газов с беспрецедентной точностью. Благодаря новой системе сбора данных атмосферы, учёные получат возможность лучшего понимания влияния атмосферных газов на климат. Соответственно, техника поможет усовершенствовать сервис прогноза изменения климата.

Измерение тропопаузы атмосферы

Прибор, по сути представляющий лидар, предполагает использование на борту самолёта. Устройством одновременно измеряется вертикальная структура водяного пара и озона в области тропопаузы атмосферы. Исследовательской группой отмечается: инновационная система также видится полезной для мониторинга атмосферных газов непосредственно из космоса.

Тропопауза отделяет поверхностный тропосферный слой, где формируются погодные условия, от вышележащей стратосферы. Стратосфера содержит озоновый слой, которым, в частности, фильтруется вредное солнечное излучение. Учёные исследовательской группы поставили задачу изучения водяного пара и озона в тропопаузе, учитывая, что распределение этих атмосферных газов здесь играет решающую роль для климата Земли.

Атмосферные газы допустимо оценивать приборами, размещёнными в условиях атмосферы, либо результатами анализа, полученного с космических спутников. Однако такие методы не способны давать полную картину распределения атмосферного газа, поскольку здесь отсутствует вертикальная составляющая, либо доступно недостаточно высокое разрешение.

Несмотря на то, что инструменты, переносимые воздушными шарами, способны давать вертикальные профили с высокой разрешающей способностью, эти инструменты не обеспечивают детального временного разрешения и предполагают использование только на выбранных участках.

Принцип работы и возможности

С целью решения этих задач, немецкая исследовательская группа разработала лидарную систему, где используется лазерное излучение с целью одновременного измерения озона и водяного пара. Инновационный подход, именуемый лидаром дифференциального поглощения (DIAL), используются две несколько различные длины волны УФ-излучения для измерения каждого типа газа.

Ультрафиолетовое излучение на одной длине волны в основном поглощается молекулами газа, тогда как значительная часть другой длины волны отражается. Измерение соотношения ультрафиолетовых сигналов, возвращённых из атмосферы, позволяет рассчитать детальный профиль газа. Профили газа, созданные посредством новой лидарной системы, демонстрируют вертикальное разрешение около 250 метров и горизонтальное разрешение около 10 километров ниже траектории полёта самолета.

Испытания новой лидарной системы показали: точность устройства соответствует точности баллонных зондов. Исследовательской группой в 2017 году новая система применялась на борту миссии по изоэнтропическому обмену (WISE). В рамках миссии осуществлялись многочисленные дальние полёты над Северной Атлантикой и Северной Европой.


При помощи информации: OSA