Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
NASA спутниктік климаттық деректер құралдары
NASA satellite climate data instruments
Бұлттар және Жердің сәулелі энергия жүйесі (CERES) – Жер орбитасынан жүргізіліп жатқан NASA-ның климаттық эксперименті. CERES – бұл ғылыми спутниктік құралдар, NASA-ның Жерді бақылау жүйесінің (EOS) бір бөлігі, атмосфераның жоғарғы жағынан (TOA) Жер бетіне дейінгі күн сәулесінің шағылысуын және Жерден шығатын сәулеленуді өлшеуге арналған. Бұлттардың қасиеттері басқа EOS құралдарымен, мысалы, орташа ажыратымды бейнелеу спектрорадиометрі (MODIS) арқылы жасалатын бір мезгілдегі өлшемдерді пайдалану арқылы анықталады. CERES және Жердің сәулелену бюджетінің эксперименті (ERBE) сияқты басқа да NASA миссияларының нәтижелері Жердің энергия теңгерімсіздігін (EEI) дерлік нақты уақытпен қадағалауға және бұлттардың жаһандық климат өзгеруіндегі рөлін жақсырақ түсінуге көмектеседі.
Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) is an on going NASA climatological experiment from Earth orbit. The CERES are scientific satellite instruments, part of the NASA's Earth Observing System (EOS), designed to measure both solar reflected and Earth emitted radiation from the top of the atmosphere (TOA) to the Earth's surface. Cloud properties are determined using simultaneous measurements by other EOS instruments such as the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Results from the CERES and other NASA missions, such as the Earth Radiation Budget Experiment (ERBE), could enable nearer to real time tracking of Earth's energy imbalance (EEI) and better understanding of the role of clouds in global climate change.
Бірінші ұшыру
Бірінші CERES құралының протофлигт модулі (PFM) 1997 жылдың қараша айында Жапониядан NASA-ның тропикалық жаңбырларды өлшеу миссиясы (TRMM) аясында ұшырылды. Бірақ, бұл құрал борттағы тізбектегі ақаулықтан кейін 8 айдан соң жұмыс істеуін тоқтатты.
The first CERES instrument Proto Flight Module (PFM) was launched aboard the NASA Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) in November 1997 from Japan. However, this instrument failed to operate after 8 months due to an on board circuit failure.
CERES EOS және JPSS миссиясы спутниктерінде
Жерді бақылау жүйесі мен бірлескен полярлық спутниктік жүйеде қосымша алты CERES құралы ұшырылды. 1999 жылдың желтоқсанында ұшырылған Terra спутнигі екі құралды (ұшу модулі 1 (FM1) және FM2), ал 2002 жылдың мамырында ұшырылған Aqua спутнигі тағы екеуін (FM3 және FM4) алып жүрді. 2011 жылдың қазан айында Suomi NPP спутнигінде бесінші құрал (FM5) және 2017 жылдың қарашасында NOAA 20 спутнигінде алтыншы құрал (FM6) ұшырылды. TRMM спутнигіндегі PFM құралының бұзылуы және 2005 жылы Aqua спутнигіндегі FM4 құралының SW каналының жоғалуына байланысты, 2017 жылға қарай CERES ұшу модульдерінің бесеуі толыққанды түрде жұмыс істеп тұр.
An additional six CERES instruments were launched on the Earth Observing System and the Joint Polar Satellite System. The Terra satellite, launched in December 1999, carried two (Flight Module 1 (FM1) and FM2) and the Aqua satellite, launched in May 2002, carried two more (FM3 and FM4). A fifth instrument (FM5) was launched on the Suomi NPP satellite in October 2011 and a sixth (FM6) on NOAA 20 in November 2017. With the failure of the PFM on TRMM and the 2005 loss of the SW channel of FM4 on Aqua, there are five of the CERES Flight Modules that are fully operational as of 2017.
Сәулелену бюджетінің құралдары
CERES аспаптарының өлшеулері 2021 жылы 2-ші бірлескен полярлық спутниктік жүйесінде (JPSS 2) ұшырылатын Радиациялық бюджет аспабы (RBI) арқылы, сондай-ақ 2026 жылы JPSS 3 және 2031 жылы JPSS 4 спутниктерінде одан әрі жетілдіріледі.
The measurements of the CERES instruments was to be furthered by the Radiation Budget Instrument (RBI) to be launched on Joint Polar Satellite System 2 (JPSS 2) in 2021, JPSS 3 in 2026, and JPSS 4 in 2031.
Либера
НАСА 2020 жылдың ақпан айында Libera құралын 2027 жылдың соңына дейін JPSS 3 спутнигімен бірге ұшыруға таңдағанын хабарлады. Libera деректерді үздіксіз жеткізуді және жаңа мүмкіндіктерді қамтамасыз етуге арналған. LASP – бұл құралды дамылған негізгі ұйым.
NASA announced in February 2020 its selection of the Libera instrument to launch on JPSS 3 by the end of 2027. Libera is planned to provide data continuity and updated capabilities. LASP is the lead instrument developer.
Жұмыс режимдері
CERES үш сканерлеу режимінде жұмыс істейді: спутниктің жер бетінен өтетін жолына перпендикуляр (тік), спутниктің жер бетінен өтетін жолының бағыты бойынша (бойлық) және айналмалы азимут жазықтығында (RAP). RAP режимінде радиометрлер азимут бойынша айналғанда биіктік бойынша сканерлейді, осылайша кең көру бұрыштарынан сәулелену өлшемдерін алады. 2005 жылдың ақпанына дейін Terra және Aqua спутниктерінде CERES құралдарының бірі тік режимде, ал екіншісі RAP немесе бойлық режимде сканерленді. RAP сканерлеу режимінде жұмыс істейтін құрал әр айда екі күн бойы бойлық деректерді жинады. Дегенмен, көп бұрышты CERES деректері қарастырылатын көріністің анизотропиясын ескеретін жаңа модельдерді жасауға және TOA сәулелену ағынын жоғары дәлдікпен алуға мүмкіндік берді. Барлық CERES құралдары Күнмен синхронды орбитада орналасқан. 60° оңтүстік және 60° солтүстік ендік арасындағы салыстырмалы геостационарлық деректер «салмақталған және толықтырылған» деректер өнімдерінің ішінде радиациялық бюджеттің тәуліктік толық суретін беру және CERES бақылаулары арасындағы бұлт өзгерістерін ескеру үшін қолданылады.
CERES operates in three scanning modes: across the satellite ground track (cross track), along the direction of the satellite ground track (along track), and in a Rotating Azimuth Plane (RAP). In RAP mode, the radiometers scan in elevation as they rotate in azimuth, thus acquiring radiance measurement from a wide range of viewing angles. Until February 2005, on Terra and Aqua satellites one of CERES instruments scanned in cross track mode while the other was in RAP or along track mode. The instrument operating in RAP scanning mode took two days of along track data every month. However the multi angular CERES data allowed to derive new models which account for anisotropy of the viewed scene, and allow TOA radiative flux retrieval with enhanced precision. All CERES instruments are in Sun synchronous orbit. Comparable geostationary data between 60°S and 60°N are also applied within "balanced and filled" data products to provide a diurnally complete representation of the radiation budget and to account for cloud changes between CERES observation times.
Калибрлеу әдістері
CERES құралдары өлшеудің тұрақтылығы мен дәлдігін жақсарту үшін жасалған, бірақ уақыт өте келе абсолюттік дәлдікті қамтамасыз ету және сақтау үнемі туындайтын қиындық болып қалатыны белгілі болды. Осының салдарынан, CERES деректерінің маңызды шектеуі – EEI-ді ARGO деректерінің бірнеше жылдық мәніне сәйкес келетін белгілі бір уақыттағы мәнге байланыстыру болды, бұл тек куәгерлік үлгілеріне негізделген (Priestley et al. (2014) еңбегінің 9-слайдына қараңыз). Жердегі калибрлеудегі осындай қиындықтар, сондай-ақ жердегі ластану оқиғаларының болуы климат ғылымы үшін ERB деректерін белгілі бір деңгейде сенімді етуге бағытталған. (Айта кетейік, CERES қазіргі таңдағы бір сигмалы SW абсолюттік дәлдігі 0,9% құрайды).
The CERES instruments were designed to provide enhanced measurement stability and precision, however achieving and ensuring absolute accuracy over time was also known to remain as an ongoing challenge. Consequently, an important constraint within CERES data products has been the anchoring of EEI at one point in time to a value which corresponds to several years of ARGO data. only based on witness samples (see slide 9 of Priestley et al. (2014)). Such difficulties in ground calibration, combined with suspected on ground contamination events simply to make the ERB data seem somewhat reasonable to climate science (note that CERES currently claims a one sigma SW absolute accuracy of 0.9%).
Ұшу кезінде калибрлеу
CERES-тің жердің тік төменгі нүктесіндегі кеңістіктік ажыратымдылығы (аяқ іздің эквиваленттік диаметрі) TRMM-дегі CERES үшін 10 км, ал Terra және Aqua спутниктеріндегі CERES үшін 20 км құрайды. CERES сияқты миссиялар үшін калибрлеудің тұрақтылығы, яғни Жер деректерінен аспаптық өзгерістерді анықтап, бөліп алу қабілеті, бұл климаттың нақты өзгерісін сенімді түрде қадағалау үшін одан да маңызды болуы мүмкін. CERES-тегі бортындағы калибрлеу көздері, күн сәулесін өлшейтін арналар үшін осы мақсатқа жетуге бағытталған, оларға күн диффузерлері мен вольфрам шамдары кіреді. Алайда, шамдардың ультракүлгін толқын ұзындығының маңызды аймағында, ең көп деградация болатын жерде, шығысы өте төмен, және орбитада оларды бақылау мүмкіндігі болмай, жердегі сынақтарда олардың энергиясы 1,4%-дан астам ауытқулар көрсеткен (Priestley et al., 2001). Күн диффузерлері де орбитада күрт деградацияға ұшырады, сондықтан Priestley et al. (2011) оларды қолдануға жарамсыз деп жариялады. Тоталь және WN арналары үшін әртүрлі температураларда басқарылатын екі қара дене қуысы қолданылады, бірақ олардың 0,5%/онжылдықтан жақсы тұрақтылығы дәлелденген жоқ. Жерді сканерлеу кезінде суық кеңістіктегі бақылаулар мен ішкі калибрлеу жүргізіледі.
CERES spatial resolution at nadir view (equivalent diameter of the footprint) is 10 km for CERES on TRMM, and 20 km for CERES on Terra and Aqua satellites. Perhaps of greater importance for missions such as CERES is calibration stability, or the ability to track and partition instrumental changes from Earth data so it tracks true climate change with confidence. CERES onboard calibration sources intended to achieve this for channels measuring reflected sunlight include solar diffusers and tungsten lamps. However the lamps have very little output in the important ultraviolet wavelength region where degradation is greatest and they have been seen to drift in energy by over 1.4% in ground tests, without a capability to monitor them on orbit (Priestley et al. (2001)). The solar diffusers have also degraded greatly in orbit such that they have been declared unusable by Priestley et al. (2011). A pair of black body cavities that can be controlled at different temperatures are used for the Total and WN channels, but these have not been proved stable to better than 0.5%/decade. Cold space observations and internal calibration are performed during normal Earth scans.
Интеркалибрациялау
Деректер әртүрлі миссиялық спутниктердегі CERES құралдарымен салыстырылады, сондай-ақ ілесуші спектрлі радиометрлерден алынған сканерлік деректермен (мысалы, Aqua-дағы MODIS) салыстырылады. Жоспарланған CLARREO Pathfinder миссиясы CERES-ті қоса алғанда, бірнеше қолданыстағы EOS құралдары үшін заманауи эталондық стандартты ұсынуды мақсат етеді. Ғаламдық мұхиттың жылуды сіңіруін, мұздың еруін және теңіз деңгейінің көтерілуін ғарыштық биіктік өлшеу және гравиметрияның біріктірілген әдісімен өлшеген бірдей жүргізілген зерттеулер ұқсас нәтижелер көрсетті.
Data is compared between CERES instruments on different mission satellites, as well as compared to scan reference data from accompanying spectroradiometers (e. g. MODIS on Aqua). The planned CLARREO Pathfinder mission aims to provide a state of the art reference standard for several existing EOS instruments including CERES. A concurrent pair of studies measuring global ocean heat uptake, ice melting and sea level rise with a combination of space altimetry and gravimetry suggested similar agreements.