Озон

9 февраля прибор для измерения озона на спутнике NOAA-21 открыл свои двери и примерно неделю спустя сделал первое глобальное изображение с момента запуска спутника 10 ноября. Пакет картографирования и профилирования озона (OMPS) состоит из набора из трех датчиков, которые жизненно важны для мониторинга озонового слоя Земли и отслеживания его восстановления по мере снижения количества химических веществ, разрушающих озоновый слой в атмосфере.

На верхнем изображении показано общее количество озона в атмосфере, распределенном по всему земному шару. Более высокий уровень озона сконцентрирован вблизи Северного полюса, что характерно для этого времени года.

На изображении выше (рис. 2) показана глобальная мозаика наблюдений, сделанная 17 февраля прибором Nadir Mapper. Наибольшее сияние связано с яркими вершинами облаков. Канал отражательной способности облаков является одним из пяти основных каналов, используемых для оценки общей концентрации озона.

В тот же день OMPS NOAA-21 также обнаружил вулканические аэрозоли, оставшиеся от огромного подводного вулкана Хунга Тонга, который год назад начал мощно извергаться в южной части Тихого океана, выбрасывая в стратосферу водяной пар и диоксид серы (см. Рисунок 3).

OMPS изначально был разработан для измерения содержания озона в высоких слоях атмосферы, который защищает людей и другую жизнь на Земле от вредного воздействия ультрафиолетового излучения.

«Цель заключалась в том, чтобы иметь возможность действительно проводить очень точные измерения озона в течение длительного времени», — сказал Глен Джаросс, специалист по приборам OMPS Объединенной полярной спутниковой системы NOAA (JPSS). «Мы хотим иметь возможность измерять изменения озона с точностью до процента или выше в течение 10 лет».

Со временем возможности прибора OMPS расширились и теперь включают в себя другие аэрозоли, такие как дым от лесных пожаров, диоксид серы и пепел от вулканов.

OMPS также может фиксировать структуру облаков при суровых погодных явлениях. Три изображения выше (рис. 4) были сделаны 18 февраля 2023 года во время тропического шторма в Индийском океане. Изображение слева получено с прибора OMPS NOAA-21, а изображение справа — с OMPS на NOAA-20. Структура облака более четко видна с OMPS на спутнике NOAA-21 по сравнению со структурами NOAA-20 и Suomi NPP. Это связано с улучшенным пространственным разрешением новейшего прибора.

НАСА начало измерять озон из космоса в 1970 году, незадолго до того, как ученые обнаружили, что вредные химические вещества, называемые хлорфторуглеродами или ХФУ, приводят к опасному истощению атмосферного озона. К середине 1980-х годов учёные обнаружили озоновую дыру в стратосфере над Антарктикой. Глобальные усилия по запрету этих газов привели к стабилизации уровня озона за последние три десятилетия, при этом недавние измерения показали, что уровень озона начинает повышаться.

Приборы OMPS, которые также летают на родственных спутниках NOAA-21, NOAA-20 и Suomi-NPP Объединенной полярной спутниковой системы NOAA, а также прибор на борту спутника Aura, показали это в период с 7 сентября 2022 года по 13 октября 2022 года. Антарктическая озоновая дыра достигла средней площади в 8,9 миллиона квадратных миль, что немного меньше, чем в прошлом году, продолжая тенденцию к сокращению.

По словам Натали Чампа, менеджера по приборам OMPS в JPSS, на прошлой неделе инженеры отправили команду в OMPS, приказывая механизму открыть дверцы датчиков надира и конечностей. Это позволило прибору начать сбор данных.

OMPS обнаруживает так называемый «обратно рассеянный» свет из атмосферы. Это солнечный свет, который отражается либо от атмосферы, либо от поверхности Земли. OMPS делает это, глядя на Солнце и измеряя прямой солнечный сигнал, а затем поворачиваясь к Земле, чтобы измерить долю этого сигнала, которая отражается обратно.

«Думайте о Земле как о лазере, светящем на диско-шар», — сказал Яросс. Солнце похоже на лазер, а все искорки — это свет, отраженный от Земли. «А ОМПС сидит там и улавливает весь этот свет».

OMPS измеряет содержание озона в атмосфере двумя способами: путем картирования общего содержания озона над земным шаром с помощью Nadir Mapper и путем вертикального зондирования атмосферы для сбора точных измерений на разных высотах с помощью Nadir Profiler и Limb Profiler. Прибор надира комплекса (NM), которым управляет NOAA, направлен прямо вниз на Землю, а прибор лимба (LP), которым управляет НАСА, производит измерения под углом. И эта последняя версия NOAA-21 имеет некоторые улучшения.