Здесь показаны спектральные подписи озона и прочих газов в нижней атмосфере от TES
31 января в НАСА завершили почти 14-летнюю программу Тропосферного эмиссионного спектрометра (TES). Инструмент создали в 2004 году и отправили на космический корабль Aura. TES стал первым прибором для отслеживания озона в различных атмосферных слоях из космоса. Наблюдения с высоким разрешением позволили заново измерить атмосферные газы, что изменило наше понимание земной системы.
Изначально длительность миссии должна была охватывать 5 лет, но прибор превзошел себя. Механический рычаг начал прерываться в 2010 году, что повлияло на способность спутника непрерывно собирать данные. Операционную группу TES адаптировали для максимизации научных операций, чтобы увеличить набор сведений. Но проблема стала настолько серьезной, что TES потерял операции за половину 2017 года. Это заставило НАСА принять решение о прекращении эксплуатации инструмента.
Точный земной эхолот
С самого начала TES предназначался для фиксации озона в тропосфере с использованием обзора при высоком спектральном разрешении теплового ИК-излучения. Но TES использует более широкую сеть, улавливая подписи спектров других атмосферных газов, среди которых и озон. Эта гибкость позволила прибору послужить на пользу не только изучению атмосферной химии, но и отметить последствия климатических изменений.
Одним из сюрпризов стало измерение тяжелой воды – молекулы, состоящие из дейтерия (обладает большим количеством нейтронов, чем обычный водород). Отношение дейтерия к нормальной воде в водяном паре позволяет разобраться в истории парового механизма.
Сведения о тяжелой воде позволили лучше осознать водный цикл. Хотя с азотным циклом возникает больше вопросов, но этот элемент охватывает 78% атмосферы, поэтому его трансформации важны для ученых. TES сумела продемонстрировать первое измерение площади главного азотного соединения – аммиака.
Выяснили также, что другое азотное соединение, именуемое, пероксиацетилнитратом, может подниматься в тропосферу из-за пожаров и выбросов человеческой деятельности. Анализ показывает, что загрязнители способны путешествовать на большие дистанции, прежде чем осесть на поверхности и сформировать озон.
Три озоновых облика
Озон известен своими многочисленными вариациями. В стратосфере он считается полезным, ведь оберегает Землю от входящих УФ-лучей. В тропосфере активирует две вредные функции, основывающиеся на высоте. На уровне земли – загрязнитель, вредящий всему живому. Выше в тропосфере он стоит на третьем месте по значимости как парниковый газ, задерживающий уходящее тепло. Данные TES позволили лучше изучить эти разновидности и понять, как они влияют на человека и климатические измерения.
Воздушные потоки в среднем и верхнем уровнях переносят озон не только по континентам, но и через океаны. Исследование 2015 года продемонстрировало, что уровень тропосферного озона в западном побережье США был выше, чем полагали.
TES засвидетельствовала драматические изменения, в которых создаются газы, формирующие озон. Стабильные вычисления и умение разрешать тропосферные слои позволили отделить естественные изменения от тех, что вызваны человеческим влиянием. Исследователи также задействовали измерения парникового эффекта озона, добавив химические метеорологические модели для количественной оценки того, как глобальные модели этих выбросов изменили климат.
Влияние
TES стала миссией-пионером, собравшей набор данных при использовании новых технологий, которые сейчас применяются на приборах нового поколения. По сути, TES продемонстрировал возможность получения концентрации атмосферных газов с помощью интерферометрии, чтобы рассмотреть их молекулярные свойства. Это открыло двери для новых проектов.
Кроме того, команда TES объединила измерения прибора с показателями других инструментов, чтобы создать расширенную базу данных и получить больше, чем предлагал исходный набор наблюдений. Сейчас, например, они используют информацию от CrIS и TROPO.
Созданные для TES методы гарантируют, что наследие продолжится и после того, как прибор уйдет на пенсию.