Благодаря первому наблюдению Земли миссия EMIT НАСА достигла важной вехи на пути к лучшему пониманию климатических последствий воздействия минеральной пыли в атмосфере.
27 июля 2022 года прибор НАСА EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation), установленный на Международной космической станции с 22 по 24 июля 2022 года, достиг важной вехи, предоставив первое изображение Земли (так называемый «первый свет»). Цель миссии — составить карту минерального состава пыли в засушливых регионах Земли, чтобы лучше понять, как пыль влияет на потепление или похолодание климата.
Влияние парниковых газов на изменение климата хорошо изучено, однако существует неопределенность в количественной оценке климатических последствий выбросов минеральной пыли в атмосферу из-за ограниченности данных об уровне содержания пыли в атмосфере.
Минеральная пыль, компонент почвенного пылевого аэрозоля (аэрозоль — это суспензия жидких или твердых частиц в атмосфере с диаметром частиц в диапазоне от 10⁻⁹ до 10⁻³ м ), играет важную роль в климатической системе. Для оценки различных аспектов климатического воздействия минеральной пыли важно знать ее происхождение, концентрацию и распределение по всему миру. Специалисты по климатическому моделированию пытаются использовать различные модели переноса, в которых применяется параметризация выбросов пыли, ее распределения, а также свойств поглощения и рассеяния.
Данные о минеральной пыли и моделях в настоящее время ограничены региональным уровнем и не могут быть разрешены в глобальном масштабе. На сегодняшний день не существует единого существующего набора данных, который мог бы описать все аспекты круговорота минеральной пыли в глобальной атмосфере.
Минеральная пыль, являющаяся основным компонентом глобальной аэрозольной нагрузки, может существенно влиять на энергетический баланс земной системы как напрямую, поглощая и рассеивая солнечное и тепловое излучение, так и косвенно, взаимодействуя с облаками посредством образования ядер конденсации облаков (ЯКО) и изменения их свойств. Несмотря на достаточно хорошее научное понимание процессов, связанных с влиянием минеральной пыли на климатическую систему, существует огромная неопределенность в оценке прямых и косвенных климатических эффектов минеральной пыли, особенно в глобальном масштабе. Нарушение радиационного баланса, вызванное минеральной пылью, описывается с точки зрения радиационного воздействия пыли (измеряемого в Вт/м² ) , представляющего собой чистое изменение (снижение-повышение) потока излучения, вызванного аэрозолем минеральной пыли. Таким образом, любое изменение количества минеральной пыли в атмосфере изменит радиационный баланс региона и может привести к дифференциальному нагреву/охлаждению, влияющему на глобальную циркуляционную систему и климат. Радиационное воздействие минеральной пыли зависит от ряда ее свойств, например, оптических свойств (показатель преломления), химического состава, размера, формы, вертикального и горизонтального распределения, способности к смешиванию с другими частицами, влажности и т. д. Не только циркуляция минеральной пыли в атмосфере, но и ее осаждение на поверхности также имеют значительные последствия, поскольку могут изменять альбедо поверхности (отражательную способность поверхности) и влиять на скорость таяния ледников и полярных ледяных шапок.
Именно в этом контексте весьма важны измерения минеральной пыли EMIT. Это не только устранит пробел в наших знаниях, но также предоставит столь необходимый глобальный набор данных, который поможет разработчикам моделей понять и параметризовать влияние пыли в климатических моделях.
Измерения с помощью прибора EMIT позволят выявить состав и динамику минералов в пыли в глобальной атмосфере. Всего за секунду спектрометр EMIT НАСА способен регистрировать сотни тысяч видимых и инфракрасных спектров света, образующихся в результате рассеяния/отражения частиц минеральной пыли, и создавать спектральные «отпечатки» регионов Земли. На основе цвета (длины волны) спектра можно также идентифицировать различные компоненты, такие как почва, горные породы, растительность, леса, реки и облака. Однако основная цель миссии — измерение содержания минералов в атмосфере, образующихся в засушливых и полузасушливых регионах мира, где выбрасывается пыль. Это в конечном итоге поможет лучше понять влияние минеральной пыли на климат и разработать более совершенную климатическую модель.
источники:
- JPL 2022. Детектор минеральной пыли НАСА начинает сбор данных. Опубликовано 29 июля 2022 г. Доступно онлайн по адресу https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-mineral-dust-detector-starts-gathering-data?utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=Latest-20220729-1
- JPL 2022. EMIT Исследование источника минеральной пыли на поверхности Земли – Цели. Доступно онлайн по адресу https://earth.jpl.nasa.gov/emit/science/objectives/
- Р. О. Грин и др., «Исследование источника минеральной пыли на поверхности Земли: спектроскопическая миссия по визуализации Земли», Аэрокосмическая конференция IEEE 2020 г., 2020 г., стр. 1-15, DOI: https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172731
- Аэрозоли. Доступно онлайн по адресу https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/aerosol
