Десятки тысяч метеостанций и постов, разбросанных по всему миру, собирают информацию о погоде и климате на Земле. Однако даже на территории отдельных материков распределены они крайне неравномерно, поэтому глобальную метеорологическую картину получить пока трудно. Существуют и долгосрочные программы изучения облаков, выполняемые наблюдателями с поверхности Земли и дающие крайне важные сведения в области различных облачных явлений, но для того, чтобы провести полное и детальное исследование, их все же недостаточно.
Создание космических метеорологических систем, оснащенных оптико-электронной аппаратурой, работающей в видимом и инфракрасном диапазоне спектра, да и многоканальные радиометры, бесспорно, уже внесли свой вклад в пополнение детальной базы данных среднего глобального облачного покрытия и типов облаков. Но пространственное разрешение подобной аппаратуры ограничивается расстоянием примерно в 4 км и имеющиеся в наличии данные ограничиваются лишь двумя длинами волн: одна — в видимой, другая — в инфракрасной областях спектра. И хотя и эти данные позволяют делать оценки формы облаков, облачного покрытия и оптической толщи (количество солнечного света, проходящего через облако), все равно их недостаточно для того, чтобы точно смоделировать роль облаков в изменении климата.
Чтобы точно понять принцип распределения облаков, необходимы наблюдения с пространственным разрешением около 250 метров. Только с помощью таких наблюдений можно получить и размеры облачных частиц, и более точные оценки влияния облаков на излучение. А так как облака отражают свет неравномерно по всем направлениям, необходимы также и методы, позволяющие выполнять наблюдения с нескольких углов зрения.
Для создания надежных климатических компьютерных моделей, способных предсказать причины и следствия изменений климата, необходимы различные измерения во всех точках земного шара за длительный период времени.
В 1986 году для изучения энергетического обмена между Солнцем, Землей и космическим пространством были запущены 3 спутника под общим названием ERBE. Данные, полученные в ходе этого эксперимента, помогли ученым понять, как меняется количество энергии, излучаемой Землей, от дня к ночи.
В 2000 году приступил к сбору информации, которая должна стать целой серией глобальных данных о нашей планете, новый космический аппарат «Терра», несущий на своем борту специальные инструменты (ASTER, CERES, MISR, MODIS, MOPITT). Спектрорадиометр изображения умеренного разрешения (MODIS) и многоугольный спектрорадиометр (MISR) способны предоставить возможность рассмотреть особенности облаков с высоким разрешением (до 250 м). Оба эти инструмента производят наблюдения в нескольких длинах волн электромагнитного спектра, давая возможность оценить размеры капель, важных для понимания оптических и физических свойств облаков. Помимо этого, с целью детального исследования частицы в воздушных массах совместно с MISR будут проводиться наблюдения и на Земле, и со специально оборудованных самолетов. MISR — глобальный аэрозольный мониторинг — позволит изучить баланс земной энергии и обеспечит входные данные для компьютерных моделей как региональных, так и глобального изменения климата.
Совсем недавно в помощь «Терра» был запущен научный спутник «Аква», цель которого — собрать информацию о воде в Земной системе. Шесть инструментов «Аква» будут следить за циркуляцией океана, а также за тем, каким образом изменения облаков и водной поверхности влияют на климатическое соcтояние планеты.
И пусть современные модели глобального климата все еще далеки от реальности, всесторонние исследования атмосферы нашей планеты будут продолжаться и в дальнейшем. Землянам совершенно необходимо выяснить, каковы причины и следствия изменения климата, и прежде всего для того, чтобы ни в настоящем, ни в будущем не создавать угрозы для существования жизни на нашей планете.
Людмила Князева
