Базы данных наблюдений за химией атмосферы

За последние два столетия было проведено множество наблюдений за химическими веществами окружающей среды с различных наземных, воздушных и орбитальных платформ, и данные были помещены в базы данных . Многие из этих баз данных общедоступны. Все упомянутые в этой статье приборы предоставляют онлайн-доступ к своим данным. Эти наблюдения имеют решающее значение для развития нашего понимания атмосферы Земли и таких проблем, как изменение климата , истощение озонового слоя и качество воздуха . Некоторые внешние ссылки предоставляют репозитории многих из этих наборов данных в одном месте. Например, Кембриджская база данных химических веществ атмосферы представляет собой большую базу данных в едином формате ASCII . Каждое наблюдение дополняется метеорологическими условиями, такими как температура , потенциальная температура , геопотенциальная высота и эквивалентная широта PV .

Наземные и аэростатные наблюдения

Наблюдения NDSC . Сеть обнаружения стратосферных изменений (NDSC) представляет собой набор высококачественных исследовательских станций дистанционного зондирования для наблюдения и понимания физического и химического состояния стратосферы. Озон и ключевые химические соединения и параметры, связанные с озоном, предназначены для измерения. NDSC является основным компонентом международных исследований верхней атмосферы и была одобрена национальными и международными научными агентствами, включая Международную комиссию по озону, Программу ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и Всемирную метеорологическую организацию (ВМО). Основные приборы и измерения: Озоновый лидар (вертикальные профили озона от тропопаузы до высоты не менее 40 км; в некоторых случаях также будет измеряться тропосферный озон). Температурный лидар (вертикальные профили температуры примерно от 30 до 80 км). Аэрозольный лидар (вертикальные профили оптической толщины аэрозоля в нижней стратосфере). Лидар водяного пара (вертикальные профили водяного пара в нижней стратосфере). Озоновый микроволновый спектр (вертикальные профили стратосферного озона от 20 до 70 км). Микроволновый спектр H ₂ O (вертикальные профили водяного пара от примерно 20 до 80 км). Микроволновый спектр ClO (вертикальные профили ClO от примерно 25 до 45 км, в зависимости от широты). Ультрафиолетовый/видимый спектрограф (содержание озона, NO ₂ и, на некоторых широтах, OClO и BrO). Фурье-преобразовательный инфракрасный спектрометр (содержание широкого спектра видов, включая озон, HCl, NO, NO ₂ , ClONO ₂ и HNO ₃ ).
Наблюдения MkIV . Интерферометр MkIV — это инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (FTIR), разработанный и построенный в Лаборатории реактивного движения в 1984 году для дистанционного определения состава атмосферы Земли с помощью метода спектрометрии поглощения солнечной энергии. Это было вызвано опасениями, что антропогенные загрязняющие вещества (например, хлорфторуглероды, выхлопные газы самолетов) могут нарушить озоновый слой. С 1984 года интерферометр MkIV участвовал в 3 полярных кампаниях NASA DC-8 и успешно выполнил 15 полетов на воздушном шаре. Кроме того, интерферометр MkIV провел более 900 дней наземных наблюдений из разных мест, включая Мак-Мердо , Антарктида в 1986 году.
Зондовые наблюдения . Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC) является одним из пяти мировых центров данных, которые являются частью программы Глобальной службы атмосферы (GAW) Всемирной метеорологической организации (ВМО). WOUDC управляется Отделом экспериментальных исследований Метеорологической службы Канады (MSC) — ранее Служба атмосферной среды (AES), Environment Canada и находится в Торонто. WOUDC начинался как Всемирный центр данных по озону (WODC) в 1960 году и выпустил свою первую публикацию данных Ozone Data for the World в 1964 году. В июне 1992 года AES согласился на запрос ВМО о добавлении данных об ультрафиолетовом излучении в WODC. С тех пор центр данных был переименован в Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC) с двумя составными частями: WODC и Всемирный центр данных по ультрафиолетовому излучению (WUDC).

Воздушные наблюдения

Наблюдения с самолетов . Многие кампании с самолетами были проведены в рамках Программы суборбитальной науки, и обзор этих кампаний доступен в Earth Science Project Office. Доступ к данным можно получить из архивов Earth Science Project Office.
Наблюдения MOZAIC . Программа MOZAIC (измерение озона и водяного пара с помощью эксплуатируемых самолетов AIrbus) была инициирована в 1993 году европейскими учеными, производителями самолетов и авиакомпаниями для сбора экспериментальных данных. Ее цель — помочь понять атмосферу и то, как она меняется под влиянием деятельности человека, с особым интересом к воздействию самолетов. MOZAIC состоит из автоматических и регулярных измерений озона и водяного пара пятью дальнемагистральными пассажирскими авиалайнерами, летающими по всему миру. Цель — создать большую базу данных измерений, чтобы можно было изучать химические и физические процессы в атмосфере и, следовательно, проверять глобальные модели переноса химии. Данные MOZAIC предоставляют, в частности, подробную климатологию озона и водяного пара на высоте 9–12 км, где дозвуковые самолеты выбрасывают большую часть своих выхлопов и которая является очень важной областью (например, радиационно и обмены S/T), все еще несовершенно описанной в существующих моделях. Это будет ценно для улучшения знаний о процессах, происходящих в верхней тропосфере/нижней стратосфере (UT/LS), и модельной обработки химии и транспорта вблизи тропопаузы. Данные MOZAIC имеют ограниченный доступ, для получения доступа необходимо заполнить формы.
Наблюдения CARIBIC . Проект CARIBIC (Гражданские самолеты для регулярного исследования атмосферы на основе контейнера с приборами) является инновационным научным проектом по изучению и мониторингу важных химических и физических процессов в атмосфере Земли. Подробные и обширные измерения проводятся во время дальних перелетов на борту Airbus A340-600 "Leverkusen" (http://www.flightradar24.com/data/airplanes/D-AIHE/). Мы размещаем контейнер для авиаперевозок с автоматизированными научными приборами, которые подключены к воздухозаборнику и воздухозаборнику (аэрозоль) под самолетом. В отличие от MOZAIC, CARIBIC установлен только на одном самолете, но он измеряет гораздо более широкий спектр атмосферных компонентов (CARIBIC -> приборы). Оба, CARIBIC и MOZAIC, интегрированы в IAGOS. Данные существуют с 1998 по 2002 год и с 2004 года по настоящее время. Их можно запросить через CARIBIC -> доступ к данным.

Наблюдения космического челнока

Наблюдения ATMOS . Эксперимент по спектроскопии следовых молекул атмосферы (ATMOS) представляет собой инфракрасный спектрометр (интерферометр с преобразованием Фурье), который предназначен для изучения химического состава атмосферы. В этом разделе вы сможете прочитать как общую, так и подробную информацию о том, почему и как работает этот прибор. Прибор ATMOS четыре раза летал на космическом челноке с 1985 года. Предшественник ATMOS, который летал на самолетах и высотных аэростатных платформах, появился в начале 1970-х годов из-за беспокойства о влиянии выхлопных продуктов сверхзвукового транспорта на озоновый слой. Эксперимент был перепроектирован для космического челнока, когда была обнаружена возможность разрушения озона искусственными хлорфторуглеродами и необходимость глобальных измерений стала решающей.
Наблюдения CRISTA . CRISTA — это сокращение от криогенных инфракрасных спектрометров и телескопов для атмосферы. Это лимбовый сканирующий спутниковый эксперимент, разработанный и созданный Университетом Вупперталя для измерения инфракрасного излучения атмосферы Земли. Оснащенный тремя телескопами и четырьмя спектрометрами и охлаждаемый жидким гелием, CRISTA получает глобальные карты температуры и газовых примесей в атмосфере с очень высоким горизонтальным и вертикальным разрешением. Конструкция позволяет наблюдать мелкомасштабные динамические структуры в диапазоне высот 15–150 км.

Спутниковые наблюдения

Наблюдения ACE . Спутник Atmospheric Chemistry Experiment (ACE), также известный как SCISAT-1 , является канадским спутником, который проводит измерения атмосферы Земли и является продолжателем дела ATMOS.
Наблюдения Aura . Aura летает в строю с NASA EOS "A Train", набором из нескольких других спутников (Aqua, CALIPSO, CloudSat и французский PARASOL). Aura несет четыре инструмента для изучения химии атмосферы: MLS , HIRDLS, TES и OMI.
Наблюдения ILAS . ILAS (улучшенный лимбовый атмосферный спектрометр), разработанный MOE (Министерство окружающей среды) (ранее EA - Агентство по охране окружающей среды Японии), установлен на ADEOS (Усовершенствованный спутник наблюдения за Землей). 17 августа 1996 года ADEOS был запущен ракетой H-II из Космического центра Танегасима в Японии (ADEOS был переименован в "MIDORI") и прекратил свою работу 30 июня 1997 года. Данные, полученные ILAS, обрабатываются, архивируются и распространяются NIES (Национальный институт исследований окружающей среды).
Наблюдения POAM . Прибор Polar Ozone and Aerosol Measurement II (POAM II) был разработан Военно-морской исследовательской лабораторией (NRL) для измерения вертикального распределения атмосферного озона, водяного пара, диоксида азота, аэрозольного поглощения и температуры. POAM II измеряет солнечное поглощение в девяти узкополосных каналах, охватывающих спектральный диапазон приблизительно от 350 до 1060 нм.
Наблюдения за сульфатным аэрозолем с помощью SAGE и HALOE . Датчик SAGE II (Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II) был запущен на наклонную орбиту 57 градусов на борту спутника Earth Radiation Budget Satellite (ERBS) в октябре 1984 года. Во время каждого восхода и захода солнца, с которым сталкивается орбитальный космический аппарат, прибор использует метод солнечного затмения для измерения ослабленного солнечного излучения через лимб Земли в семи каналах, центрированных на длинах волн в диапазоне от 0,385 до 1,02 микрометра. Получение распределений размеров стратосферного аэрозоля на основе измерений поглощения частиц HALOE на нескольких длинах волн было описано Хервигом и др. [1998]. Этот подход дает унимодальные логнормальные распределения размеров, которые описывают концентрацию аэрозоля в зависимости от радиуса с использованием трех параметров: общей концентрации аэрозоля, медианного радиуса и ширины распределения. Этот сайт предлагает результаты, основанные на методе Хервига и др. [1998], за одним исключением. Результаты поиска, представленные здесь, основаны на показателях преломления сульфата для 215 K, где Hervig et al. [1998] использовали индексы комнатной температуры, скорректированные с учетом стратосферных температур с использованием правила Лоренца-Лоренца. Распределения размеров были получены только на высотах выше вершин тропосферных облаков. Облака были идентифицированы с использованием методов, описанных Hervig и McHugh [1999]. Распределения размеров HALOE предлагаются в файлах NetCDF, содержащих данные за один год. Результаты представлены на равномерной сетке высот в диапазоне от 6 до 33 км с интервалом 0,3 км. Собственный интервал высот HALOE составляет 0,3 км, поэтому эта интерполяция оказывает незначительное влияние или не оказывает никакого влияния на данные. Файлы содержат данные профиля, включая: высоту, давление, температуру, концентрацию аэрозоля, срединный радиус, ширину распределения, состав аэрозоля. Площадь поверхности аэрозоля и плотность объема можно легко рассчитать из параметров распределения размеров с использованием приведенных здесь соотношений.
Наблюдения со спутника исследования верхней атмосферы (UARS). Данные с UARS доступны в Центре распределенных активных архивов GES (DAAC). Спутник UARS был запущен в 1991 году космическим челноком Discovery. Его длина составляет 35 футов (11 м), диаметр — 15 футов (4,6 м), вес — 13 000 фунтов, на нем установлено 10 приборов. Орбита UARS находится на высоте 375 миль (604 км) с наклонением орбиты 57 градусов. UARS измерял озон и химические соединения, обнаруженные в озоновом слое, которые влияют на химию и процессы озона. UARS также измерял ветры и температуру в стратосфере, а также поступление энергии от Солнца. Вместе они помогли определить роль верхней атмосферы в климате и изменчивости климата.

Связанные наблюдения

Альбедо поверхности . Отражательная способность поверхности важна для фотолиза атмосферы . Такие приборы, как спектрометр для картирования общего озона (TOMS) и прибор для мониторинга озона (OMI) предоставляют ежедневные глобальные поля.

Смотрите также

Внешние ссылки

Британский центр атмосферных данных.
Кембриджская база данных атмосферных химических веществ — это большая база данных в едином формате ASCII . Каждое наблюдение дополнено метеорологическими условиями, такими как температура , потенциальная температура , геопотенциальная высота и эквивалентная широта PV .
Данные ГОМЕ.
Архивы Управления проектов по наукам о Земле НАСА.
Распределенный активный архивный центр NASA GSFC.
Распределенный активный архивный центр NASA Langley.
Сеть обнаружения стратосферных изменений.
База данных атмосферы NADIR NILU для интерактивного поиска.
Данные NOAA SBUV-2.
Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC).
Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению на NOSA