Базы данных наблюдений за химией атмосферы

За последние два столетия множество химических наблюдений в окружающей среде было проведено с различных наземных, воздушных и орбитальных платформ и помещено в базы данных . Многие из этих баз данных общедоступны. Все инструменты, упомянутые в этой статье, предоставляют публичный онлайн-доступ к своим данным. Эти наблюдения имеют решающее значение для развития нашего понимания атмосферы Земли и таких проблем, как изменение климата , истощение озонового слоя и качество воздуха . Некоторые внешние ссылки предоставляют хранилища многих из этих наборов данных в одном месте. Например, Кембриджская база данных по химическим веществам атмосферы представляет собой большую базу данных в едином формате ASCII . Каждое наблюдение дополняется метеорологическими условиями, такими как температура , потенциальная температура , геопотенциальная высота и эквивалентная фотоэлектрическая широта.

Наземные и аэростатные наблюдения

• Наблюдения NDSC . Сеть обнаружения изменений в стратосфере (NDSC) представляет собой набор высококачественных исследовательских станций дистанционного зондирования для наблюдения и понимания физического и химического состояния стратосферы. Озон и ключевые химические соединения и параметры, связанные с озоном, предназначены для измерения. NDSC является основным компонентом международных исследований верхних слоев атмосферы и получил одобрение национальных и международных научных учреждений, включая Международную комиссию по озону, Программу Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) и Всемирную метеорологическую организацию (ВМО). Основными инструментами и измерениями являются: Озоновый лидар (вертикальные профили озона от тропопаузы до высоты не менее 40 км; в некоторых случаях также будут измеряться тропосферный озон). Температурный лидар (вертикальные профили температуры примерно от 30 до 80 км). Аэрозольный лидар (вертикальные профили оптической толщины аэрозоля в нижней стратосфере). Лидар водяного пара (вертикальные профили водяного пара в нижней стратосфере). Озоновый микроволновый (вертикальные профили стратосферного озона от 20 до 70 км). ЧАС ₂ O СВЧ (вертикальные профили водяного пара примерно от 20 до 80 км). ClO СВЧ (вертикальные профили ClO примерно от 25 до 45 км, в зависимости от широты). Ультрафиолетовый/видимый спектрограф (содержание в столбце озона, NO ₂ и, на некоторых широтах, OClO и BrO). Инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (содержание в колонке широкого спектра веществ, включая озон, HCl, NO, NO ₂ , ClONO ₂ и HNO ₃ ).
• Наблюдения за MkIV . Интерферометр MkIV Лаборатории — это инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (FTIR), спроектированный и изготовленный в реактивного движения в 1984 году для дистанционного измерения состава атмосферы Земли с помощью метода спектрометрии солнечного поглощения. Это было вызвано опасениями, что антропогенные загрязнители (например, хлорфторуглероды, выхлопы самолетов) могут нарушить озоновый слой. С 1984 года интерферометр MkIV участвовал в 3 полярных авиационных кампаниях НАСА DC-8 и успешно совершил 15 полетов на воздушных шарах. Кроме того, интерферометр MkIV провел более 900 дней наземных наблюдений из разных мест, включая Мак-Мердо , Антарктида , в 1986 году.
• Зондовые наблюдения . Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC) является одним из пяти мировых центров данных, входящих в программу Глобальной службы атмосферы (ГСА) Всемирной метеорологической организации (ВМО). WOUDC находится в ведении Отдела экспериментальных исследований Метеорологической службы Канады (MSC) — бывшей Службы атмосферной среды (AES), Environment Canada, и расположен в Торонто. WOUDC начинался как Всемирный центр данных по озону (WODC) в 1960 году и выпустил свою первую публикацию данных о мировом озоне в 1964 году. В июне 1992 года AES согласилась на просьбу ВМО добавить данные об ультрафиолетовом излучении в WODC. . С тех пор Центр данных был переименован во Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC) и состоит из двух составных частей: WODC и Мирового центра данных по ультрафиолетовому излучению (WUDC).

Воздушные наблюдения

• Наблюдения с самолетов . Многие авиационные кампании были проведены в рамках Программы суборбитальных наук , и Управлением проектов по наукам о Земле доступен обзор этих кампаний. Доступ к данным можно получить из архивов Офиса проектов по наукам о Земле .
• МОЗАИКА наблюдения . Программа MOZAIC (Измерение озона и водяного пара с помощью бортового самолета AIrbus) была инициирована в 1993 году европейскими учеными, производителями самолетов и авиакомпаниями для сбора экспериментальных данных. Его цель — помочь понять атмосферу и то, как она меняется под влиянием человеческой деятельности, с особым интересом к воздействию самолетов. MOZAIC состоит из автоматических и регулярных измерений озона и водяного пара пятью пассажирскими авиалайнерами дальнего следования, летающими по всему миру. Цель состоит в том, чтобы создать большую базу данных измерений, которая позволит изучать химические и физические процессы в атмосфере и, следовательно, проверять глобальные модели химического переноса. Данные MOZAIC предоставляют, в частности, подробную климатологию озона и водяного пара на высоте 9–12 км, где дозвуковые самолеты выбрасывают большую часть своих выхлопных газов и которая является очень важной областью (например, радиационный и S/T обмен), которая все еще несовершенно описана в существующих моделях. Это будет полезно для улучшения знаний о процессах, происходящих в верхней тропосфере/нижней стратосфере (UT/LS), а также в моделировании химии и переноса вблизи тропопаузы. Доступ к данным MOZAIC ограничен, для получения доступа формы необходимо заполнить.
• КАРИБИКСКИЕ наблюдения . Проект CARIBIC (Гражданский самолет для регулярного исследования атмосферы на базе приборного контейнера) — это инновационный научный проект по изучению и мониторингу важных химических и физических процессов в атмосфере Земли. Подробные и обширные измерения производятся во время полетов на дальние расстояния на борту самолета Airbus A340-600 «Леверкузен» ( http://www.flightradar24.com/data/airplanes/D-AIHE/ ). Мы размещаем грузовой авиаконтейнер с автоматизированными научными приборами, которые подключаются к впускному отверстию для воздуха и частиц (аэрозоля) под самолетом. В отличие от MOZAIC, CARIBIC устанавливается только на один самолет, но измеряет гораздо более широкий спектр составляющих атмосферы ( CARIBIC -> приборы ). И CARIBIC, и MOZAIC интегрированы в IAGOS . Существуют данные за 1998-2002 годы и за период с 2004 года по настоящее время. Его можно запросить через CARIBIC -> доступ к данным .

Наблюдения космического корабля

• АТМОС-наблюдения . Эксперимент по спектроскопии следовых молекул атмосферы (ATMOS) представляет собой инфракрасный спектрометр (интерферометр с преобразованием Фурье), предназначенный для изучения химического состава атмосферы. В этом разделе вы сможете прочитать как общую, так и подробную информацию о том, почему и как работает прибор. С 1985 года прибор ATMOS четыре раза летал на космическом корабле "Шаттл". Предшественник ATMOS, летавший на самолетах и ​​платформах высотных аэростатов, появился на свет в начале 1970-х годов из-за опасений по поводу воздействия выхлопных газов Super Sonic Transport на озон. слой. Эксперимент был перепроектирован для космического корабля "Шаттл", когда была обнаружена возможность разрушения озона искусственными хлорфторуглеродами и необходимость глобальных измерений стала решающей.
• Наблюдения CRISTA . CRISTA — сокращение от «Криогенные инфракрасные спектрометры и телескопы для атмосферы». Это спутниковый эксперимент по сканированию конечностей, спроектированный и разработанный Университетом Вупперталя для измерения инфракрасного излучения атмосферы Земли. CRISTA, оснащенная тремя телескопами и четырьмя спектрометрами и охлаждаемая жидким гелием, создает глобальные карты температуры и газовых примесей атмосферы с очень высоким горизонтальным и вертикальным разрешением. Конструкция позволяет наблюдать мелкомасштабные динамические структуры в диапазоне высот 15–150 км.

Спутниковые наблюдения

• Наблюдения ACE . Спутник «Эксперимент по химии атмосферы» (ACE), также известный как SCISAT-1 , является канадским спутником, который проводит измерения атмосферы Земли и следует наследию ATMOS.
• за аурой Наблюдения . Аура летит в составе НАСА EOS «Поезд», состоящего из нескольких других спутников (Aqua, CALIPSO, CloudSat и французского PARASOL). На борту «Ауры» находятся четыре прибора для исследования химии атмосферы: MLS , HIRDLS, TES и OMI.
• Наблюдения ILAS . ILAS (Улучшенный атмосферный спектрометр Limb), разработанный MOE (Министерством окружающей среды) (ранее EA – Агентство по охране окружающей среды Японии), установлен на ADEOS (Усовершенствованный спутник наблюдения за Землей). 17 августа 1996 года ADEOS был запущен ракетой H-II с космодрома Танегасима Японии (ADEOS переименован в «MIDORI») и прекратил свою работу 30 июня 1997 года. Данные, полученные с помощью ILAS, обрабатываются, архивируются, и распространяется NIES (Национальный институт экологических исследований).
• Наблюдения ПОАМ . Прибор для измерения полярного озона и аэрозолей II (POAM II) был разработан Военно-морской исследовательской лабораторией (NRL) для измерения вертикального распределения атмосферного озона, водяного пара, диоксида азота, аэрозольного ослабления и температуры. POAM II измеряет солнечное поглощение в девяти узкополосных каналах, охватывающих спектральный диапазон примерно от 350 до 1060 нм.
• Наблюдения за сульфатными аэрозолями от SAGE и HALOE . Датчик SAGE II (Эксперимент по стратосферному аэрозолю и газу II) был запущен на орбиту с наклонением 57 градусов на борту спутника оценки радиационного баланса Земли (ERBS) в октябре 1984 года. Во время каждого восхода и захода солнца, наблюдаемого орбитальным космическим кораблем, прибор использует солнечное затмение. метод измерения ослабленного солнечного излучения через лимб Земли по семи каналам с длинами волн в диапазоне от 0,385 до 1,02 микрометра. Получение распределения стратосферных аэрозолей по размерам на основе измерений многоволнового вымирания частиц HALOE было описано Hervig et al. [1998]. Этот подход дает унимодальные логнормальные распределения по размерам, которые описывают концентрацию аэрозоля в зависимости от радиуса с использованием трех параметров: общей концентрации аэрозоля, медианного радиуса и ширины распределения. Этот сайт предлагает результаты, основанные на исследовании Hervig et al. [1998] метод, за одним исключением. Результаты поиска, представленные здесь, основаны на сульфатных показателях преломления для 215 К, где Hervig et al. [1998] использовали индексы комнатной температуры, скорректированные с стратосферными температурами с использованием правила Лоренца-Лоренца. Распределение размеров было получено только на высотах над верхней границей тропосферных облаков. Облака были идентифицированы с использованием методов, описанных Хервигом и МакХью [1999]. Распределение размеров HALOE предлагается в файлах NetCDF, содержащих данные за один год. Результаты представлены на единой сетке высот от 6 до 33 км с шагом 0,3 км. Исходное расстояние по высоте HALOE составляет 0,3 км, поэтому эта интерполяция практически не влияет на данные. В файлах представлены данные профиля, включая высоту, давление, температуру, концентрацию аэрозоля, средний радиус, ширину распределения, состав аэрозоля. Площадь поверхности аэрозоля и объемную плотность можно легко рассчитать по параметрам распределения по размерам, используя приведенные соотношения. здесь .
• Наблюдения со спутника исследования верхних слоев атмосферы (UARS). Данные UARS доступны в Центре распределенных активных архивов GES (DAAC). Спутник UARS был запущен в 1991 году космическим кораблем «Дискавери». Его длина 35 футов (11 м), диаметр 15 футов (4,6 м), вес 13 000 фунтов и вмещается 10 инструментов. UARS вращается на высоте 375 миль (604 км) с наклонением орбиты 57 градусов. UARS измерял озон и химические соединения, обнаруженные в озоновом слое, которые влияют на химию и процессы озона. UARS также измерял ветер и температуру в стратосфере, а также энергию Солнца. Вместе они помогли определить роль верхних слоев атмосферы в климате и его изменчивости.

Связанные наблюдения

• поверхности Альбедо . Отражательная способность поверхности важна для фотолиза атмосферы . Такие инструменты, как спектрометр для картирования общего озона (TOMS) и инструмент мониторинга озона (OMI), ежедневно предоставляют глобальные поля.

См. также

• Кислотный дождь
• Химия атмосферы
• Парниковый газ
• Международная глобальная химия атмосферы
• Озон
• Загрязнение
• Научная оценка разрушения озона

Внешние ссылки

• Британский центр атмосферных данных.
• Кембриджская база данных по химическим веществам атмосферы представляет собой большую базу данных в едином формате ASCII . Каждое наблюдение дополняется метеорологическими условиями, такими как температура , потенциальная температура , геопотенциальная высота и эквивалентная фотоэлектрическая широта.
• Идите на свидание.
• НАСА Архив Управления проекта по наукам о Земле .
• Центр распределенных активных архивов НАСА GSFC .
• Центр распределенных активных архивов НАСА в Лэнгли .
• Сеть обнаружения стратосферных изменений.
• База данных атмосферы NADIR NILU для интерактивного поиска .
• Данные НОАА СБУВ-2 .
• Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC).
• Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению NOSA