Hava tahmininden iklim değişikliğine kadar, NASA’nın AIRS’si bir miras oluşturuyor

Atmosferik Kızılötesi Siren, araştırmacıların hava durumunu tahmin etmelerine, hava kirliliğini analiz etmelerine, volkanları izlemelerine ve değişen bir iklimi izlemelerine yardımcı olur. Ve dahası var.

13 Nisan’da, New Mexico, Ruidoso’da kuraklık kaynaklı bir orman yangını yanarken ve şiddetli fırtınalar Kentucky’de sekiz kasırga üretirken, Minot, Kuzey Dakota’ya bir kar fırtınası 4 fit kar yağdı. NASA’nın Atmosferik Kızılötesi Sireni (AIRS), 2002’de piyasaya sürülmesinden bu yana yaptığı gibi, hava tahmincilerinin bu olayları tahmin etmesine yardımcı oldu. Ancak şimdi AIRS, araştırmacıların iklim değişikliğinin bu aşırı hava olaylarında oynadığı rolü hesaplamasına da yardımcı oluyor. Hava durumu aracı, Mayıs 2002’de NASA’nın Aqua uydusunda fırlatıldığında öngörülemeyen başka şekillerde de vazgeçilmez hale geldi.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda AIRS bilim ekibi lideri Joao Teixeira, “21. yüzyılın ilk birkaç on yılında neler olduğunu anlamak, iklim değişikliğini anlamak için kritik öneme sahip ve bunu incelemek için AIRS’den daha iyi bir kayıt yok” dedi. “Bizi, gelecek nesillere mirasımız olacak bu değerli veri setinin koruyucuları olarak görüyorum.”

AIRS, her türlü hava koşulunun ana bileşenleri olan atmosferik sıcaklık ve su buharının üç boyutlu haritalarını oluşturmak için uydunun altındaki havadan kızılötesi (ısı) radyasyonu ölçer. Cihaz hemen hemen başarılı olduğunu kanıtladı: AIRS’nin piyasaya sürülmesinden sonraki üç yıl içinde, profesyonel meteorologlar tarafından yapılan tahminlerin değerlendirmeleri, AIRS verilerinin hava durumu tahmin modellerine dahil edilmesinin doğrulukta önemli bir artış sağladığını gösterdi.

Havanın ötesine bakmak

AIRS cihazı, tıpkı bir prizmanın yaptığı gibi radyasyonu dalga boylarına bölen bir spektrometredir. Ancak uzayda daha önceki spektrometrelerin her biri geniş kızılötesi dalga boyları bantlarını gözlemleyen 15 veya 20 dedektöre sahipken, AIRS’nin her biri belirli bir dalga boyunu algılayan 2.378 dedektörü vardır ve her dedektör günde 3 milyona yakın ölçüm yapar. Veri kalitesi ve miktarındaki bu muazzam ilerleme, yalnızca hava tahminini iyileştirmeyi başarmakla kalmadı, aynı zamanda dünyanın dört bir yanındaki uzay ajanslarından yeni nesil benzer uzay araçlarına ilham verdi.

2002’de bu teknolojinin piyasaya sürülmeye hazır hale getirilmesi, binlerce dedektörü barındıracak yenilikçi bir tasarım ve ustaca bir yapı gerektiriyordu. Enstrümanın yaratıcıları sonunda dedektörleri, her biri iki dedektör genişliğinde (birinin arızalanması durumunda fazlalık için) yaklaşık 150 dedektör uzunluğunda olan 17 uzun hat halinde düzenlediler ve bunları tek bir odak düzlemi düzeneğine paketlediler. AIRS’in JPL proje yöneticisi Tom Pagano, “İlk gördüğümde, “Şaka yapıyor olmalısın” dedim. “O zamanlar için büyük bir mühendislik başarısıydı.” AIRS dedektörlerini soğutmak için sürtünmesiz bir kriyo-soğutucunun geliştirilmesi, son derece uzun süre dayanan ve olağanüstü derecede kararlı olan bir cihazın ortaya çıkmasına neden oldu.

Teixeira, “Muhteşem mühendislik sayesinde, şu anda elimizdeki veriler, enstrümanın yeni olduğu 20 yıl öncesiyle neredeyse aynı kalitede.” Dedi.

Bilim adamlarının, iklim değişikliğinin küçük ama kalıcı sinyallerini, hava koşullarındaki yıldan yıla değişikliklerin gürültüsünden çıkarması için istikrar şarttır. Küresel sıcaklık, sanayi öncesi zamanlardan 1,5 santigrat dereceye kadar yükselirken, AIRS’nin yirmi yıllık tutarlı ve çok yönlü ölçümleri, küresel ısınmanın rakipsiz bir uydu kaydını sağlıyor. Örneğin, bireysel sera gazlarının veya yüzey sıcaklığının başka uydu kayıtları vardır, ancak AIRS veri setindeki zaman aralığı ve geniş dalga boyu aralığı ile eşleşen başka hiçbir küresel veri kaydı yoktur.

eski bina

Pagano, AIRS başlatıldığında, görev ekibinin 15 yıl boyunca veri toplamayı amaçladığını söyledi. “Yörüngede başarısız olmayacak bir alet yapmak için düşünülemez bir çaba harcadık. Bu aletleri Aqua uydusunda nasıl inşa ettiğimizin felsefesi buydu.”

Ve veriler gelmeye devam ettikçe, araştırmacılar bunun için giderek daha fazla kullanım buldular. Araştırmacılar yakın zamanda, Hunga Tonga-Hunga Ha’apai yanardağının patlamasından kaynaklanan atmosferik dalgaları tespit etmek için AIRS verilerini kullandılar. Bu yılın başlarında araştırmacılar, nem ve grip salgınları arasındaki bağlantıyı ölçmek için AIRS verilerini de kullandılar. Ek olarak, AIRS verileri, bulutları, karbondioksiti, metanı, ozonu ve spektral imzaları AIRS’nin algıladığı kızılötesi dalga boyları aralığına giren diğer gazları ve kirleticileri izlemek için kullanılır.

AIRS ekibi ve diğer araştırmacılar hala veri kümesinin daha da fazla uygulamasını araştırıyor. Pagano, “Bu enstrümandan çıkarılacak daha çok şey var” dedi. “O kadar zengin bilgi içeriği var ki.”