stringtranslate.com

КЛАРРЕО

CLARREO ( Climate Absolute Radiance and Refractivity Observatory ) — это высокоприоритетная десятилетняя исследовательская миссия NASA , первоначально выбранная в качестве таковой Национальным исследовательским советом в 2007 году. [1] Миссия CLARREO предназначена для предоставления метрологической лаборатории на орбите для точной количественной оценки и атрибутирования изменения климата Земли (см. Список спутников для исследования климата ). Миссия также предназначена для передачи ее высокой точности другим космическим датчикам. Она будет служить эталонным калибровочным стандартом на орбите, [2] делая климатические тенденции очевидными в их наборах данных к 2055 году, в течение 30-летнего периода после ее запланированного запуска в 2020-х годах. [3] Эти измерения могут быть продолжены для обеспечения тестирования, проверки и улучшения прогнозирования климатической модели.

Из-за сокращения финансирования, объявленного в бюджете 2012 года, миссия CLARREO была значительно урезана, в то время как оставшиеся космические проекты рассматривались для заполнения пробела. [4] В бюджетном запросе президента на 2016 финансовый год было выделено 76,9 млн долларов на меньшую миссию CLARREO Pathfinder (CPF) для демонстрации основных измерительных технологий миссии CLARREO Tier 1 Decadal Survey. [5] Это финансирование потенциально поддержит полет спектрометра Reflected Solar (RS), который является частью полной миссии, рекомендованной Decadal Survey, которая будет размещена на Международной космической станции (МКС) с декабря 2023 года. [6] Первая администрация Трампа несколько раз безуспешно пыталась лишить финансирования миссию. [7] [8]

Концепция миссии

Ниже представлена ​​концепция миссии, представленная на Обзоре концепции миссии в ноябре 2010 года. [9] Тогда предполагалось, что CLARREO будет состоять из четырех обсерваторий на двух двухманифестных запусках на кораблях Minotaur IV+ .

Альтернативные концепции миссий были разработаны для того, чтобы компенсировать сокращение доступного финансирования. Было установлено, что миссия CLARREO на Международной космической станции, включающая по одному спектрометру RS и IR, обеспечивает наилучшую научную ценность при наименьшей возможной стоимости. Из-за наклонения орбиты МКС в 51,65 градуса измерения CLARREO на МКС не будут включать полярные регионы, в результате чего миссия не сможет отслеживать глобальные спектральные эталоны по сравнению с версией миссии, представленной в Обзоре концепции миссии. [10]

Концепция миссии Pathfinder

В 2016 году была профинансирована миссия Pathfinder для полной миссии CLARREO. «Выделенные средства поддерживают полет спектрометра Reflected Solar (RS), размещенного на Международной космической станции (МКС) в период до 2020 года. ... CPF — это миссия класса D с 1 годом работы на орбите и 1 годом анализа полученных данных». Миссия предназначена для демонстрации основных технологий измерения на орбите, которые могут быть использованы для снижения риска полной миссии CLARREO. CLARREO Pathfinder имеет две основные цели: продемонстрировать высокую точность на орбите, прослеживаемую до Международной системы единиц (СИ) , и передать эту точность другим космическим датчикам. [11] Пороговая цель Pathfinder по сравнению с полной базовой миссией CLARREO смягчена в два раза с 0,15% до 0,3% (k=1). [12]

Референтная интеркалибровка

Рис. 1. Спектрометр CLARREO RS имеет возможность сопоставлять измерения с других космических датчиков в пространственном, временном, спектральном и угловом отношении. [13] Это приблизительное сопоставление данных на орбите обеспечивается способностью CLARREO направлять свой инструмент RS в двух измерениях.

Современные спутниковые датчики не предназначены для удовлетворения требований точности, необходимых для обнаружения изменения климата. Многие датчики, используемые для климатических измерений, были разработаны для удовлетворения оперативных погодных потребностей и не оптимизированы для климатической выборки. Эти датчики, наряду со старыми приборами, разработанными для климата, не имеют бортовой возможности проверки на систематические ошибки на орбите. Миссия CLARREO достигнет этих целей посредством тщательного рассмотрения конструкции прибора, прослеживаемости калибровки на всех этапах разработки и эксплуатации, со спектральной , пространственной и временной выборкой, ориентированной специально на создание климатических записей. [14] Затем, после разработки новых методик кросс-калибровки [13], гораздо более точных, чем те, которые достигнуты сегодня, [15] CLARREO может служить в качестве орбитального стандарта для обеспечения эталонной интеркалибровки для таких миссий, как широкополосная система изучения облаков и лучистой энергии Земли (CERES), эксплуатационных зондов, включая инфракрасный зонд поперечного трека (CrIS) и инфракрасный интерферометр для зондирования атмосферы (IASI), а также формирователей изображений, таких как набор радиометров для визуализации видимого инфракрасного диапазона (VIIRS) и усовершенствованный радиометр с очень высоким разрешением (AVHRR). [16]

Выбор миссии

Отчет Национального исследовательского совета (NRC) о десятилетнем обзоре 2007 года [1] «Наука о Земле и ее применение из космоса: национальные императивы на следующее десятилетие и далее» дает основу для будущего направления космической системы наблюдения Земли NASA. Миссии были ранжированы в соответствии с научными заслугами, вкладом в долгосрочные записи наблюдений, общественной выгодой, доступностью и технологической готовностью. Четыре миссии, рекомендованные NASA для скорейшей реализации, были классифицированы как миссии «Уровня 1» и включали CLARREO. В Десятилетнем обзоре NRC сделан вывод о том, что единственной наиболее важной проблемой для текущих наблюдений за изменением климата является их недостаточная точность и низкая уверенность в наблюдении за небольшими сигналами изменения климата в десятилетних временных масштабах. Наблюдения CLARREO за изменением климата в десятилетних масштабах решают эту проблему, достигая требуемых уровней точности и прослеживаемости к стандартам SI для набора наблюдений, чувствительных к широкому спектру ключевых наблюдений за изменением климата.

Рекомендации Десятилетнего обзора отражают вклад сообщества в будущее направление космической науки о Земле; поэтому НАСА продолжит привлекать научное сообщество для уточнения требований миссии в ходе планирования CLARREO.

Научные приложения

CLARREO может проводить высокоточные наблюдения за десятилетними изменениями, прослеживаемые до стандартов Международной системы единиц (СИ). Например, на солнечных длинах волн это должно быть подтверждено после запуска путем сравнения фактических данных с теоретическими симуляциями лунного/солнечного излучения, полученными в рамках высокоточной сенсорной модели, [17] хотя неясно, как такой неэкспериментальный подход обеспечит прослеживаемость СИ. [ необходима цитата ] Наблюдения за Землей, которые затем проводил CLARREO, чувствительны к наиболее критическим, но наименее изученным климатическим радиационным воздействиям, реакциям и обратным связям, таким как:

Социальные выгоды

Рис. 3. Воспроизведенные оценки времени, необходимого после запуска климатической миссии для обнаружения прогнозируемых CRF климатических тенденций с 95%-ной достоверностью при различной точности калибровки.

После интеркалибровки с CLARREO ISS/Pathfinder и его новой смягченной целью точности 0,6% (k=2) [12] с 2020 года и далее, полученные измерения могут быть способны обнаружить сигналы изменения климата к 2039 году (переместите красную кривую на год 20 или «2020», а не на начальную точку 0 на рис. 3). Однако, поскольку это произойдет примерно через десятилетие после года 31 или «2031» на рис. 3, что является оценкой NASA того, когда CERES обнаружит такие тенденции без помощи CLARRE0 (серая пунктирная линия), Pathfinder, вероятно, принесет гораздо меньше пользы климатической науке по сравнению с первоначальной концепцией 0,3% (k=2) [19] в ответ на десятилетнее обследование 2007 года (с датой запуска в 2013 году [20] ).

Команда

CLARREO изначально рекомендовалось как совместная миссия NASA/ NOAA [21] , где NOAA будет вносить вклад в измерения общей и спектральной солнечной радиации и записи климатических данных энергетического баланса Земли с помощью датчика общей солнечной радиации (TSIS) и датчиков Системы облачности и лучистой энергии Земли (CERES). Часть NASA включала измерение спектрально разрешенного теплового ИК и отраженного солнечного излучения с высокой абсолютной точностью. Однако недавние события поставили такие распределения под вопрос. [22]

Группа под руководством Исследовательского центра NASA Langley , при участии других центров NASA, правительственных организаций, академических кругов и штаб-квартиры NASA, разработала концепцию миссии, которая прошла проверку концепции миссии (MCR) 17 ноября 2010 года. [23] Хотя сокращение бюджета на 2012 финансовый год перевело всю миссию CLARREO в расширенный статус предварительной фазы A, группа по определению науки CLARREO, которая уже была отобрана на конкурсной основе, продолжила продвигать научно-техническую разработку миссии. [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Национальный исследовательский совет, Науки о Земле и их применение из космоса: национальные императивы на следующее десятилетие и далее. National Academies Press, Вашингтон, округ Колумбия, 426 стр., 2007. [ нужна страница ]
  2. ^ Фокс, Найджел; Кайзер-Вайс, Андреа; Шмутц, Вернер; Томе, Куртис; Янг, Дэйв; Велицкий, Брюс; Винклер, Райнер; Вуллиамс, Эмма (28 октября 2011 г.). «Точная радиометрия из космоса: необходимый инструмент для изучения климата». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 369 (1953): 4028–4063. Bibcode : 2011RSPTA.369.4028F. doi : 10.1098/rsta.2011.0246 . PMID  21930564. S2CID  25431087.
  3. ^ Велицкий, Брюс А.; Янг, Д.Ф.; Млинчак, МГ; Томе, К.Дж.; Лерой, С.; Корлисс, Дж.; Андерсон, Дж.Г.; Ао, КО; Бантгес, Р.; Бест, Ф.; Боуман, К.; Бриндли, Х.; Батлер, Дж.Дж.; Коллинз, В.; Дайкема, Дж.А.; Доеллинг, Д.Р.; Фельдман, Д.Р.; Фокс, Н.; Хуан, Х.; Хольц, Р.; Хуан, Ю.; Цзинь, З.; Дженнингс, Д.; Джонсон, Д.Г.; Джакс, К.; Като, С.; Кирк-Давидофф, Д.Б.; Кнутесон, Р.; Копп, Г.; Крац, Д.П.; Лю, Х.; Лукашин, К.; Маннуччи, А.Дж.; Фоджанамонгколки, Н.; Pilewskie, P.; Ramaswamy, V.; Revercomb, H.; Rice, J.; Roberts, Y.; Roithmayr, CM; Rose, F.; Sandford, S.; Shirley, EL; Smith, WL; Soden, B.; Speth, PW; Sun, W.; Taylor, PC; Tobin, D.; Xiong, X. (1 октября 2013 г.). «Достижение абсолютной точности определения изменения климата на орбите». Бюллетень Американского метеорологического общества . 94 (10): 1519–1539. Bibcode : 2013BAMS...94.1519W. doi : 10.1175/BAMS-D-12-00149.1 .
  4. ^ LaRC, Дениз Лайнберри (6 июня 2013 г.). «Проблемы с бюджетом задерживают миссию по изучению Земли».
  5. ^ «Краткое изложение бюджетного запроса президента на 2016 финансовый год» (PDF) . www.nasa.gov .
  6. ^ Аткинсон, Джо (15 сентября 2016 г.). «CLARREO Pathfinder успешно прошел проверку концепции миссии». NASA . Получено 19 июля 2017 г. .
  7. ^ Трамп, Дональд Дж. (13 марта 2017 г.). «Америка прежде всего — бюджетный план, чтобы снова сделать Америку великой» (PDF) . Управление по управлению и бюджету . Получено 19 июля 2017 г. – через Национальный архив .
  8. ^ Voosen, Paul (28 сентября 2018 г.). «Климатическая миссия NASA, которую Трамп пытался убить, продвигается вперед». Science . doi :10.1126/science.aav5703. S2CID  186784212.
  9. ^ CLARREO Science Definition Team (21 января 2011 г.). "Обзор миссии CLARREO 2011" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 октября 2011 г. . Получено 18 июля 2012 г. .
  10. ^ "CLARREO". clarreo.larc.nasa.gov . Архивировано из оригинала 4 октября 2008 г. Получено 19 июля 2017 г.
  11. ^ «О миссии CLARREO Pathfinder». nasa.gov . NASA. c. 2016. Архивировано из оригинала 21 мая 2016 года . Получено 16 марта 2017 года .
  12. ^ ab NASA.gov
  13. ^ ab Roithmayr, Carlos M.; Lukashin, Constantine; Speth, Paul W.; Kopp, Greg; Thome, Kurt; Wielicki, Bruce A.; Young, David F. (октябрь 2014 г.). «Подход CLARREO для эталонной интеркалибровки отраженных солнечных датчиков: сопоставление и выборка данных на орбите». Труды IEEE по геонауке и дистанционному зондированию . 52 (10): 6762–6774. Bibcode : 2014ITGRS..52.6762R. doi : 10.1109/TGRS.2014.2302397. hdl : 2060/20150019879 . S2CID  5041148.
  14. ^ Young, David F. (4 мая 2016 г.). "CLARREO_Science_Team_Report.pdf" (PDF) . Сайт миссии CLARREO . Архивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2016 г. . Получено 19 июля 2017 г. .
  15. ^ Гольдберг, М.; Оринг, Г.; Батлер, Дж.; Цао, К.; Датла, Р.; Доеллинг, Д.; Гертнер, В.; Хьюисон, Т.; Яковацци, Б.; Ким, Д.; Курино, Т.; Лафей, Ж.; Миннис, П.; Рено, Д.; Шмец, Дж.; Тобин, Д.; Ван, Л.; Венг, Ф.; Ву, Х.; Ю, Ф.; Чжан, П.; Чжу, Т. (1 апреля 2011 г.). «Глобальная космическая система взаимной калибровки». Бюллетень Американского метеорологического общества . 92 (4): 467–475. Бибкод : 2011BAMS...92R.467G. дои : 10.1175/2010BAMS2967.1 .
  16. ^ "Обзор миссии CLARREO" (PDF) . 21 января 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 октября 2011 г.
  17. ^ "GSFC RS Technology Demonstration Instrument" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 февраля 2015 г. . Получено 15 января 2023 г. .
  18. ^ "CLARREO Extended Pre-Phase A White Paper" (PDF) . 28 марта 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 октября 2011 г.
  19. ^ Велицкий, Брюс А.; Доеллинг, Дэвид Р.; Янг, Дэвид Ф.; Лоеб, Норман Г.; Гарбер, Дональд П.; Макдоннелл, Дэвид Г. (2008). "Калибровка широкополосного и узкополосного отраженного солнечного излучения для оценки качества климата между датчиками на орбите". IGARSS 2008 - 2008 IEEE Международный симпозиум по геонаукам и дистанционному зондированию . doi :10.1109/IGARSS.2008.4778842. ISBN 978-1-4244-2807-6. S2CID  1365813.
  20. ^ "Главная" (PDF) .
  21. ↑ Klamper, Amy (7 сентября 2009 г.). «Исследовательский центр NASA в Лэнгли выбран для руководства миссией CLARREO». Space News . Получено 3 декабря 2022 г.
  22. ^ «Крушение спутника НАСА усложняет мрачную картину бюджета по климату». 9 марта 2011 г.
  23. ^ Финнеран, Майкл (23 ноября 2010 г.). «CLARREO проходит первое большое испытание». Исследовательский центр Лэнгли.
  24. ^ Велицкий, Брюс А. (28 октября 2014 г.). "Wielicki_CLARREO SDT Meeting Intro Oct 28 2014.pdf" (PDF) . Веб-сайт миссии CLARREO . Архивировано из оригинала (PDF) 20 декабря 2014 г. . Получено 19 июля 2017 г. .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме CLARREO .