Спутники наблюдения Земли помогают отслеживать эволюцию гигантских пожаров в бассейне Амазонки.
— Новости от 24 августа 2019 года —
В настоящее время в тропических лесах Амазонки происходят гигантские пожары, которые вызывают беспрецедентную напряженность в отношении климата и международных отношений.
Французский астронавт Жан-Франсуа Клервой, который трижды находился в космосе на американских космических челноках, отправил следующее сообщение из космоса с любовью.
«Из космоса взгляд астронавтов охватывает очень большое поле зрения, что позволяет нам оценить масштабы природных и антропогенных явлений в глобальном масштабе.
Случай лесных пожаров, пожалуй, самый поразительный, потому что эти пожары заметны на расстоянии более 2000 км и потому, что они двигают нас своим разрушительным воздействием жизненных сил нашей экосистемы, воспринимаемым непосредственно невооруженным глазом.
Леса являются жизненно важными не только из-за богатого биоразнообразия, которое они содержат, но и потому, что после глобального океана они являются вторым источником кислорода, которым мы дышим, и поглощением углекислого газа, парникового газа. Теплица играет важную роль в глобальном потеплении ».
Фокус на спутниках наблюдения Земли
Среди множества спутников, которые запускаются каждый год, всегда есть, по крайней мере, некоторые, которые используются для наблюдения Земли в коммерческих или военных целях, а также в научных целях. В 2018 году было 82 метеорологических спутника и 62 спутника, посвященных наукам о Земле, будь то изучение океанов, ледяных шапок, атмосферы или даже биомассы.
С 1950-х годов спутники могут предсказывать погоду
Повышение помогает нам лучше понять невероятную сложность нашей планеты. Еще до космической эры любопытство людей заставляло их вешать камеры на воздушных шарах или даже голубей, чтобы выяснить, как все это выглядит оттуда. Первый снимок, сделанный из космоса, был сделан американской ракетой V2, запущенной из Нью-Мексико. Новая перспектива, которая, конечно, заинтересовала как военных, так и климатологов. Вот, наконец, инструмент, который обещал им обзор многих земных явлений.
Таким образом, потенциал спутников для изучения Земли был очень быстро использован еще в 1957 году. Радиосигналы, посылаемые спутником, использовались для исследования ионосферы нашей планеты. Год спустя «Эксплорер», первый американский спутник, взлетел со счетчиком Гейгера на борту. Его данные ясно показали, что Земля была окружена интенсивным радиационным поясом, поясом Ван Аллена.
В 1959 году Vanguard 2E был выведен на орбиту с измерительными приборами. Его задачей было измерить облачность на освещенной части земного шара в течение двух недель. Эти данные затем помогли улучшить модели прогнозирования погоды. В следующем году НАСА установило партнерские отношения с другими правительственными учреждениями США, чтобы продвинуть эту идею на шаг вперед.
Спутники серии TIROS, которые начали работать в 1960 году, были оснащены двумя камерами, способными делать черно-белые снимки. С 1962 года погодные агентства по всему миру начали использовать эти фотографии для улучшения своих прогнозов. Таким образом, можно было увидеть массы облаков в целом, что помогло понять их работу. Если эти первые метеорологические спутники были задуманы для практического использования, то они на протяжении многих лет и десятилетий помогли выделить тревожные явления.
Все больше и больше сложных спутников для умножения наблюдений
С 1964 года Соединенные Штаты начали выпускать метеорологические спутники второго поколения, серию под названием Nimbus. Они были оснащены гораздо более полным инструментальным набором. Наблюдались не только облака, но и полярные ледяные шапки или уровни различных газов в атмосфере.
В конце 1970-х годов Нимбус начал сообщать о тревожных наблюдениях. Молекулярный озон имеет тенденцию накапливаться в атмосферном слое на высоте около 25 км, невидимое, но крайне важное явление для жизни на Земле. Озон блокирует большинство опасных UVB и UVC лучей солнца. Данные Nimbus показали, что в озоновом слое чуть выше антарктического континента формируется все более крупная дыра. Эти наблюдения привели к запрету некоторых фторсодержащих газов в 1990-х годах.
Исследование климата из космоса лежит в основе миссий спутников наблюдения Земли
Во второй половине 20-го века стало ясно, что деятельность человека оказывает все более важное влияние на природу. Глобальное потепление, опустынивание, повышение уровня моря или загрязнение воздуха, глобальные явления не всегда легко измерить с земли.
Это подтолкнуло НАСА к запуску программы EOS в 1997 году. Идея заключалась не в изучении метеорологии, а в целом климата и его очень долгосрочной эволюции. Европейское космическое агентство также проводит аналогичную программу. Мы не всегда понимаем это, но НАСА и ЕКА очень активны в этой области. За последние тридцать лет два космических агентства вывели на орбиту десятки спутников, предназначенных для этой задачи.
Спутники наблюдения Земли свидетельствуют об изменении климата
Эти спутники являются незаменимым источником информации для изучения изменения климата. Большинство из них специализируются на изучении конкретных проблем. Например, при запрете использования хлорфторуглеродов для защиты озонового слоя он остается под пристальным контролем. С 1991 года НАСА запустило не менее шести обсерваторий для выполнения этой миссии, иногда с хорошими новостями.
В 2018 году спутник Aura сообщил о некоторых признаках улучшения. Количество атмосферного хлора, присутствующего в антарктическом регионе, кажется, уменьшается, что приводит к тому, что сезонные дыры в озоновом слое на 20% ниже по сравнению с 2005 годом. К сожалению, это довольно изолированный по сравнению с другими данными, которые сообщают спутники мониторинга Земли нам.
В 2010 году ЕКА запустило CryoSat-2, миссию, полностью посвященную изучению полярных ледяных шапок. В течение первых трех лет на орбите спутник стал свидетелем таяния 500 миллиардов тонн льда только для антарктического континента. Европейское космическое агентство более 25 лет осуществляет мониторинг белого континента с использованием спутников ERS-1, ERS-2, ENVISAT и CryoSat. Этот долгосрочный мониторинг показал, что ледяной покров Западной Антарктики очищается с высокой скоростью, что является основным фактором повышения уровня моря.
На стороне Северного полюса у НАСА есть данные, относящиеся к 1979 году, и новости не лучше. Космическое агентство США постоянно отслеживало минимальную площадь, занимаемую каждым летом льдом. 6,5 миллиона квадратных километров в конце 1970-х годов и 4,15 миллиона квадратных километров летом 2018 года.
Спутники наблюдения Земли демократизируют доступ к спутниковым картам
Точно так же космическое агентство США с 1972 года осуществляет мониторинг континентов с помощью своих спутников серии Landsat. Например, Landsat 7 отвечает за большинство изображений, которые вы найдете в Картах Google. Первоначально эти спутники были предназначены для картографов и Министерства сельского хозяйства.
Например, они обнаружили неизвестный остров у Канады, теперь известный как остров Ландсат. Но эти спутники также помогли количественно оценить гораздо менее тривиальные изменения, такие как вырубка лесов в Южной Америке или искусственная почва по всей планете.
Собранные данные об атмосфере свидетельствуют о сложности Земли.
Мониторинг атмосферы не приносит намного лучших новостей. Диоксид азота является ядовитым и загрязняющим веществом. Способствует подкислению дождя и пресной воды. Наблюдения за спутником Аура, проведенные в период между 2005 и 2014 годами, несомненно, показывают, что выбросы диоксида азота тесно связаны с присутствием высокоиндустриализированного населения.
Хотя углекислый газ менее опасен с химической точки зрения, он вносит значительный вклад в парниковый эффект. Спутник ОСО-2, работающий с 2014 года, целиком посвящен изучению распределения и концентрации СО2 в атмосфере. В 2017 году обсерватория зафиксировала самые высокие показатели как минимум за две тысячи лет.
Считается, что эти записи частично связаны с погодным явлением Эль-Ниньо сезона 2015-2016, которое вызвало засуху в некоторых частях Южной Америки, Африки и Индонезии, что замедлило рост растений и, следовательно, улавливание углерода. Это привело к образованию 2,5 гигатонн CO2 в атмосфере. Это типичный пример невероятной сложности нашей планеты.
Спутники нового поколения помогают лучше понять земные явления
Если мы хотим иметь шанс сохранить Землю, мы должны это понимать. С этой стороны будущие миссии по наблюдению за Землей ЕКА и НАСА обещают большой прогресс. Европейская программа наблюдения Земли под названием «Коперник» в настоящее время развертывает серию миссий «Сентинел». Эти спутники нового поколения помогут улучшить мониторинг землепользования, контролировать качество воздуха и поднять уровень моря.
Миссия EarthCARE, которая стартует в 2021 году, возобновит работу первого спутника наблюдения Земли, наблюдавшего за облаками. На этот раз речь не идет об оценке облачного покрова для прогнозов погоды. EarthCARE должен помочь нам понять, как облака способствуют потеплению и охлаждению планеты. Они отражают часть солнечного света, который имеет тенденцию охлаждать Землю. Но они также улавливают часть его инфракрасного излучения, которое согревает его. Облака играют жизненно важную роль в климате планеты, и мы только начинаем понимать это. По этим причинам EarthCARE рассматривается как миссия высокого приоритета.
Со своей стороны, НАСА готовит, среди прочего, спутник ПАСЕ, который будет контролировать обмен СО2 между атмосферой и океанами. Это должно, например, помочь понять феномен цветения водорослей, эпизоды очень быстрого роста некоторых видов водорослей, иногда связанных с загрязнением. Космическое агентство США также продолжит тщательный мониторинг озонового слоя с помощью набора приборов OMPS, установленных на его новой серии спутников JPSS.
Данные, собранные спутниками наблюдения Земли, оправдывают потраченные деньги
Даже если наши знания прогрессируют каждый год, то, как работает климат Земли, все еще вызывает много вопросов. Вот почему вы часто слышите совершенно разные версии климатического будущего планеты. Некоторые модели прогнозируют общее потепление в 2 градуса Цельсия к 2100 году, в то время как другие модели прогнозируют общее потепление в 4 градуса Цельсия. Однако очень важно усовершенствовать эти модели, потому что от них зависит наше будущее.
Некоторые люди обвиняют космические агентства в трате денег, которые могут быть использованы на Земле. Тем не менее, он игнорирует то, как космические агентства находятся на переднем крае борьбы с изменением климата и загрязнением окружающей среды. Не имея возможности обратить вспять эту тенденцию, они в значительной степени вовлечены в понимание этих процессов.
Images by NASA/JPL-Caltech/ESA/NASA’s Scientific Visualization Studio, Key and Title by Eric Fisk [Public domain]/CIRA/NASA’s Goddard Space Flight Center/Jefferson Beck
источники
