Астрономы из Университета Уорика в партнёрстве с учреждениями в Испании демонстрируют, как инструменты астрономии, обычно используемые для изучения звёзд, могут быть перепрофилированы в качестве климатических датчиков. Это помогает отслеживать изменения в атмосфере Земли в условиях глобального потепления.
Как работает метод
На пути к Земле свет от звёзд может изменяться, взаимодействуя с частицами в регионах, содержащих газ и пыль. Этот эффект особенно заметен, когда свет пересекает атмосферу Земли, поскольку атмосфера вносит в световые паттерны, наблюдаемые от звёзд (звёздные спектры), свои линии (подобные собственному «штрих-коду»).
Эти линии, известные как теллурические, мешают астрономам, которые стремятся «очистить» свои наблюдения, удаляя эти нежелательные элементы. Однако новый алгоритм под названием Astroclimes, разработанный в Университете Уорика, направлен на использование линий поглощения, оставленных молекулами в атмосфере Земли в звёздных спектрах, для измерения содержания парниковых газов (ПГ) в ночное время, таких как углекислый газ (CO₂), метан (CH₄) и водяной пар (H₂O).
Разработка алгоритма Astroclimes
Марсело Арон Фетцнер Кенигер, аспирант, работающий над получением премии Уорика в области астрономии и астрофизики в Уорике и разработчик алгоритма Astroclimes, сказал: «Мониторинг содержания ПГ необходим для количественной оценки их влияния на глобальное потепление и изменение климата. Использование теллурических линий для измерения содержания ПГ в атмосфере Земли широко применяется с использованием солнечных спектров, например, в рамках сети COllaborative Carbon Column Observing Network (COCCON). Однако, поскольку эти измерения зависят от солнечных спектров, их можно проводить только днём. Поэтому Astroclimes может восполнить этот пробел ночными измерениями».
Наблюдательная кампания
В июле этого года была проведена наблюдательная кампания в астрономической обсерватории Калар Альто (CAHA) в Альмерии, Испания, в сотрудничестве с Университетом Уорика, Университетом Альмерии и Испанским государственным метеорологическим агентством (AEMET).
Основная цель этой кампании — продемонстрировать уникальный потенциал объединения солнечных измерений (днём) и измерений других звёзд (ночью с использованием Astroclimes) для изучения углеродного цикла, роли ПГ в текущем контексте глобального потепления и укрепления систем наблюдения за этими газами.
Дневные спектры были измерены с помощью портативного спектрометра FTIR (EM27/SUN) из сети COCCON-Spain, временно установленного в обсерватории Калар Альто. Ночью звёздный свет анализировался с использованием алгоритма Astroclimes на данных спектрометра CARMENES на 3,5-метровом телескопе обсерватории.
Марсело Арон добавил: «Если мы сможем успешно откалибровать Astroclimes с помощью измерений COCCON, это может обеспечить новую сеть для измерения содержания ПГ, дополняя существующие сети ночными измерениями».
Инструменты и методы
Дневные наблюдения, сделанные с помощью EM27/SUN на высоте около 2100 метров, были дополнены вторым прибором на уровне моря, расположенным в Университете Альмерии (UAL).
Хоакин Алонсо Монтесinos, профессор университета и представитель UAL в проекте COCCON-Spain, сказал: «Мы благодарны AEMET за то, что они доверили нам такой важный проект, который, как мы считаем, станет эталоном в энергетическом переходе».
Сеть COCCON-Spain направлена на решение проблемы нехватки наблюдений за ПГ в атмосфере Испании путём создания сети станций для измерений в национальном масштабе. Одна из основных целей сети COCCON-Spain — улучшить текущие знания об источниках и поглотителях ПГ, способствуя разработке стратегий смягчения последствий и адаптации к изменению климата», — подчёркивает Омайра Гарсия-Родригес (AEMET-CIAI), координатор сети.
Иисус Асейтуно, директор обсерватории, заключает: «Калар Альто, с его фотоэлектрической установкой и котлом на биомассе, стремится к энергетической устойчивости. Эти обнаружения парниковых газов, сделанные с помощью CARMENES, демонстрируют, что астрономическая обсерватория также может служить для мониторинга климата нашей планеты».
Предоставлено:
[Университет Уорика](https://phys.org/partners/university-of-warwick/)