CLARREO ( Обсерватория абсолютной яркости и рефракции климата ) - это высокоприоритетная исследовательская миссия НАСА на десятилетний период , первоначально выбранная в качестве таковой Национальным исследовательским советом в 2007 году. [1] Миссия CLARREO предназначена для создания метрологической лаборатории на орбите для точной количественной оценки и атрибут изменения климата Земли (см. Список спутников для исследования климата ). Миссия также предназначена для передачи высокой точности другим космическим датчикам. Он будет служить эталоном калибровки на орбите [2], делая климатические тенденции очевидными в их наборах данных в течение 30-летнего периода. [3] Эти измерения могут быть продолжены для обеспечения возможности тестирования, проверки и улучшения прогнозов климатической модели.
Из-за объявленного сокращения финансирования в бюджете на 2012 год миссия CLARREO была значительно сокращена, в то время как оставшиеся космические проекты рассматривались, чтобы заполнить пробел. [4] В бюджетном запросе президента на 2016 финансовый год небольшой миссии CLARREO Pathfinder (CPF) было выделено 76,9 миллиона долларов для демонстрации основных измерительных технологий миссии CLARREO Tier 1 Decadal Survey. [5] Это финансирование потенциально будет поддерживать полет спектрометра Reflected Solar (RS), который является частью полной миссии, рекомендованной Decadal Survey и проводимой на Международной космической станции (МКС) в 2020 году. [6] Администрация Трампа несколько раз безуспешно пытался спасти миссию. [7] [8]
Концепция миссии CLARREO
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 запусках двойных проявлений на машинах Minotaur IV + .
- Три инструмента (по два каждого)
- Инфракрасный (ИК) спектрометр
- Отраженный солнечный (RS) спектрометр
- Глобальная навигационная спутниковая система - радиозатемнение ( GNSS-RO )
- Четыре Обсерватории, два запуска двойных проявлений на машинах Минотавр IV +.
- Июль 2018: две инфракрасные обсерватории, каждая с GNSS-RO.
- Май 2020 г .: Две обсерватории отраженного солнца
- 609 км полярных орбит (наклон 90 градусов)
Альтернативные концепции миссий были разработаны с учетом ограниченного доступного финансирования. Было обнаружено, что миссия CLARREO на Международной космической станции, включающая по одному каждому из спектрометров RS и ИК, обеспечивает наилучшую научную ценность при минимально возможных затратах. Из-за наклонения орбиты МКС 51,65 градуса, CLARREO в измерениях МКС не будет 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 миссия Pathfinder в рамках полной миссии CLARREO получила финансирование. «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. год для анализа полученных данных ». Миссия предназначена для демонстрации основных технологий измерения на орбите, которые могут быть использованы для снижения риска выполнения полной миссии CLARREO. CLARREO Pathfinder преследует две основные цели: продемонстрировать высокую точность на орбите, прослеживаемую до Международных систем единиц (СИ), и передать эту точность другим космическим датчикам. [11] Пороговая цель Pathfinders по сравнению с полной базовой миссией CLARREO ослаблена в два раза с 0,15% до 0,3% (k = 1). [12]
Наука, лежащая в основе CLARREO
CLARREO может производить высокоточные наблюдения за десятилетними изменениями, которые прослеживаются в соответствии со стандартами Международной системы единиц (СИ) . Например, на солнечных длинах волн это должно быть подтверждено после запуска с использованием сравнения фактических данных с теоретическим моделированием лунной / солнечной яркости, созданным в рамках модели датчика высокой точности [13], хотя неясно, как такой неэкспериментальный подход обеспечит прослеживаемость SI. [ необходима цитата ] Наблюдения Земли, сделанные затем CLARREO, чувствительны к наиболее важным, но наименее понятным климатическим радиационным воздействиям, реакциям и обратным связям, таким как:
- Инфракрасные спектры для определения обратной связи температуры и водяного пара, обратной связи облаков и десятилетних изменений профилей температуры, профилей водяного пара, облаков и радиационных эффектов парниковых газов
- GNSS-RO для определения изменения температурных профилей за десятилетия
- Спектры отраженного солнечного света для определения обратной связи облаков, обратной связи альбедо снега / льда и десятилетних изменений облаков, радиационных потоков, аэрозолей , снежного покрова , морского льда и землепользования [14]
Эталонная интеркалибрация
Современные спутниковые датчики не предназначены для удовлетворения требований к точности, необходимых для обнаружения изменения климата. Многие датчики, используемые для измерения климата, были разработаны для удовлетворения эксплуатационных погодных потребностей и не оптимизированы для отбора проб климата. Эти датчики, наряду со старыми приборами, предназначенными для измерения климата, не имеют бортовых возможностей для проверки систематических ошибок на орбите. Миссия CLARREO будет достигать этих целей за счет тщательного рассмотрения конструкции прибора, прослеживаемости калибровки на всех этапах разработки и эксплуатации, со спектральным , пространственным и временным отбором проб, ориентированным конкретно на создание климатических записей. [16] Затем, после разработки новых методологий перекрестной калибровки [15], гораздо более точных, чем те, которые достигаются сегодня, [17] CLARREO может служить в качестве эталона на орбите для обеспечения эталонной интеркалибрации для таких миссий, как широкополосные облака и лучистая энергия Земли. Система (CERES) , оперативные эхолоты, включая Cross-track Infrared Sounder (CrIS) и инфракрасный интерферометр зондирования атмосферы (IASI), а также формирователи изображения, такие как Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) и Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) . [18]
Выбор CLARREO
Отчет Национального исследовательского совета (NRC) 2007 года о десятилетнем обзоре [1] «Науки о Земле и приложения из космоса: национальные императивы на ближайшее десятилетие и далее» обеспечивает основу для будущего направления космической системы наблюдения Земли НАСА. Миссии были ранжированы в соответствии с научными достоинствами, вкладом в долгосрочные записи наблюдений, социальными выгодами, доступностью и технологической готовностью. Четыре миссии, рекомендованные для скорейшего выполнения НАСА, были классифицированы как миссии «Уровня 1» и включали CLARREO. Десятилетний обзор NRC пришел к выводу, что единственной наиболее важной проблемой для текущих наблюдений за изменением климата является их отсутствие точности и низкая уверенность в наблюдении небольших сигналов изменения климата в течение десятилетий. Наблюдения CLARREO за изменением климата в десятилетних масштабах решают эту проблему за счет достижения требуемых уровней точности и прослеживаемости к стандартам СИ для набора наблюдений, чувствительных к широкому диапазону ключевых наблюдений за изменением климата.
Рекомендации Decadal Survey представляют собой вклад сообщества в будущее направление космической науки о Земле; поэтому НАСА будет продолжать привлекать научное сообщество к уточнению требований к миссии во время планирования CLARREO.
Команда CLARREO
CLARREO был первоначально рекомендован как совместная миссия NASA / NOAA [19], в рамках которой NOAA будет вносить вклад в измерения полной и спектральной солнечной радиации и записи климатических данных о бюджете энергии Земли с помощью датчика полного солнечного излучения (TSIS) и облаков и радианта Земли. Датчики Energy System (CERES). Часть НАСА включала измерение теплового ИК-излучения и отраженного солнечного излучения с разрешенным спектром с высокой абсолютной точностью. Однако недавние события поставили под вопрос такое распределение. [20]
Команда, возглавляемая Исследовательским центром НАСА в Лэнгли , при участии других центров НАСА, правительственных организаций, научных кругов и штаб-квартиры НАСА, разработала концепцию миссии, которая прошла обзор концепции миссии (MCR) 17 ноября 2010 г. [21] Хотя 2012 финансовый год Благодаря сокращению бюджета вся миссия CLARREO перешла в расширенный статус предварительной фазы А. Команда CLARREO по определению науки, которая уже была отобрана на конкурсной основе, продолжала продвигать научные и технологические разработки миссии. [22]
Социальные выгоды от улучшенной системы наблюдения за климатом
После интеркалибровки с помощью CLARREO ISS / Pathfinder и его недавно ослабленного целевого показателя точности 0,6% (k = 2) [12], начиная с 2020 года, полученные измерения могут быть в состоянии обнаруживать сигналы изменения климата к 2039 году (переместите красную кривую на год 20 или `2020 ', а не начальная точка 0 на рис. 3). Однако, поскольку это произойдет примерно через десятилетие после 31 года или «2031 года» на рис. 3, который является оценкой НАСА того времени, когда CERES обнаружит такие тенденции без помощи CLARRE0 (серая пунктирная линия), Pathfinder, вероятно, будет значительно сокращен. выгода для науки о климате по сравнению с исходной концепцией 0,3% (k = 2) [23] в ответ на десятилетний обзор 2007 г. (с датой запуска в 2013 г. [24] ).
Рекомендации
- ^ a b Национальный исследовательский совет, Науки о Земле и приложения из космоса: национальные императивы на ближайшее десятилетие и далее. National Academies Press, Вашингтон, округ Колумбия, 426pp, 2007.
- ^ Н. Фокс и др., "Точная радиометрия из космоса: важный инструмент для изучения климата", Фил. Пер. R. Soc. А., 369 с. 4028–4063, 2011.
- ^ Wielicki et al., "Достижение абсолютной точности изменения климата", Bull. Амер. Метеор. Soc., 1829. С. 1519–1539, 2013.
- ^ LaRC, Дэнис Lineberry (6 июня 2013). «Проблемы с бюджетом задерживают миссию по изучению Земли» .
- ^ «Резюме бюджетного запроса президента на 2016 финансовый год» (PDF) . www.nasa.gov .
- ^ Аткинсон, Джо (15 сентября 2016 г.). «CLARREO Pathfinder успешно пересматривает концепцию миссии» . НАСА . Проверено 19 июля 2017 года .
- ^ Трамп, Дональд Дж. (13 марта 2017 г.). «Америка прежде всего - план бюджета, чтобы снова сделать Америку великой» (PDF) . Управление управления и бюджета . Проверено 19 июля 2017 г. - из Национального архива .
- ^ Воозен, Пол (28 сентября 2018 г.). «Климатическая миссия НАСА Трамп пытался помешать движению вперед» . Наука . DOI : 10.1126 / science.aav5703 . ISSN 0036-8075 .
- ^ CLARREO Science Definition Team (21 января 2011 г.). «Обзор миссии CLARREO 2011» (PDF) . Проверено 18 июля 2012 года .
- ^ «КЛАРРЕО» . clearreo.larc.nasa.gov . Проверено 19 июля 2017 года .
- ^ «О миссии CLARREO Pathfinder» . nasa.gov . НАСА. c. 2016 . Проверено 16 марта 2017 года .
- ^ a b https://clarreo.larc.nasa.gov/2016-11IW/CPF_Workshop_2016_Fleming_Project.pdf
- ^ http://clarreo.larc.nasa.gov/2014-10STM/Tuesday/Thome_rs_cds_summary_oct2014.pdf
- ^ http://clarreo.larc.nasa.gov/pdf/CLARREO_Extended_Pre-Phase_A_Study_Plan_V9.2_no_budget.pdf
- ^ а б Roithmayr, CM; Лукашин, Ц .; Speth, PW; Копп, G .; Thome, K .; Wielicki, BA; Янг, Д.Ф. (октябрь 2014 г.). «Подход CLARREO для эталонной интеркалибрации датчиков отраженного солнечного света: сопоставление данных на орбите и выборка». IEEE Transactions по наукам о Земле и дистанционному зондированию . 52 (10): 6762–6774. Bibcode : 2014ITGRS..52.6762R . DOI : 10,1109 / TGRS.2014.2302397 . hdl : 2060/20150019879 . ISSN 0196-2892 .
- ^ Янг, Дэвид Ф. (4 мая 2016 г.). «CLARREO_Science_Team_Report.pdf» (PDF) . Веб-сайт миссии CLARREO . Проверено 19 июля 2017 года .
- ^ М. Голдберг и др., "Глобальная космическая система взаимной калибровки". Бык. Амер. Метеор. Soc., 92, 467–475., 2011.
- ^ http://clarreo.larc.nasa.gov/docs/CLARREO_Mission_Overview_Jan%202011.pdf
- ^ http://spacenews.com/civil/nasa-langley-research-center-selected-lead-clarreo-mission.html [ мертвая ссылка ]
- ^ «Катастрофа спутника НАСА усложняет мрачную картину климатического бюджета» . 9 марта 2011 г.
- ^ Финнеран, Майкл (23 ноября 2010 г.). «CLARREO проходит первое большое испытание» . Исследовательский центр Лэнгли.
- ^ Велицкий, Брюс А. (28 октября 2014 г.). «Wielicki_CLARREO SDT Meeting Intro 28 Oct 2014.pdf» (PDF) . Веб-сайт миссии CLARREO . Проверено 19 июля 2017 года .
- ^ [1]
- ^ http://lasp.colorado.edu/sorce/news/2008ScienceMeeting/doc/Session4/S4_08_Volz.pdf
Внешние ссылки
- https://web.archive.org/web/20120301162617/http://clarreo.larc.nasa.gov/index.php
- https://science.nasa.gov/missions/clarreo/
- http://clarreo.larc.nasa.gov/docs/CLARREO_Data_from_Decadal_Survey.pdf