20 Ocak 2020’de, neredeyse altı haftalık saha çalışması EUREC4A (Bulutlar-dolaşım eşleşmesinin iklimdeki rolünü açıklama) başlayacak. Amaç, atmosfer ve okyanusta kapsamlı ölçümler yaparak bulutların ve konveksiyonun iklim değişikliğindeki rolü hakkındaki teorileri test etmektir. Ayrıca, EUREC4Okyanustaki ince ölçekli özelliklerin – girdaplar ve cepheler – atmosferle nasıl etkileşime girdiğini araştırın. 40’tan fazla ortaklı Fransız-Alman girişiminin bir parçası olarak, Karayip adası Barbados’un doğu ve güneyinde beş araştırma uçağı ve dört araştırma gemisi konuşlandırıldı; zemin ölçüm istasyonları ve uydu uzaktan algılama ile birlikte. Alçak bulutlar ve bunların atmosfer ve okyanus ortamındaki yerel etkileşimlerine ilişkin dünyanın en büyük araştırması, Hamburg’daki Max Planck Meteoroloji Enstitüsü (MPI-M) ve Paris’teki Laboratoire de Météorologie Dynamique tarafından yürütülüyor. Karayip Meteoroloji ve Hidroloji Enstitüsü (CIMH) ile onlarca yıllık işbirliğine dayanmaktadır. Önemli bir ortak olarak, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), HALO araştırma uçağı üzerinde ve yerde deneyler yapmakta ve araştırma uçağının işletilmesinden sorumludur.
Ticaret rüzgarı bölgesinde alçak bulutlar
Bulutlar önemli bir iklim faktörüdür. Alize rüzgarı bölgelerindeki alçak bulutların küresel ısınmaya nasıl tepki vereceği gelecekteki gelişmelerin ne kadar hızlı ve yoğun olacağını büyük ölçüde belirliyor. Bilim adamları şimdiye kadar teorileri ve iklim modellerini kullanarak bulutların ve konveksiyonun iklim sistemindeki rolünü incelediler. Bunları kontrol etmek için araştırmacıların, bulutların oluştuğu ve kaybolduğu atmosferik ve okyanus koşullarının dinamikleri hakkında gözlemsel verilere ihtiyacı var. Saha çalışması sırasında kapsamlı ölçümler ile EUREC4A Alize rüzgarı bölgesindeki konvektif bulutların yaşam döngüsünü mümkün olduğu kadar eksiksiz bir resim elde etmek için çok detaylı bir şekilde inceleyecekler.
Bulutlar iklim değişikliğine nasıl tepki verir?
Son on yıllardaki iklim modeli karşılaştırma çalışmalarının (CMIP) analizleri, iklim ısınmasının neden olduğu alize rüzgarı bölgesindeki bulutlardaki azalmanın, olumlu geri bildirim olarak adlandırılan küresel ısınmanın daha da artmasına yol açtığını gösterdi. Proje lideri Bjorn Stevens: “Isınmayla birlikte bulutlulukta büyük bir azalma gösteren modellerin davranışının doğru olup olmadığını kontrol edeceğiz. Eğer öyleyse, bu, artan CO2’den beklenen ısınmaya ilişkin daha yüksek tahminlerin doğru olacağı anlamına gelir.2 daha makul. Bulutların iklim değişikliğine nasıl tepki vereceği konusunda hala çok fazla belirsizlik var. EUREC ile bunu istiyoruz4Bir değişiklik.” Ölçümlerin kapsamı ve kapsamı, yeni nesil iklim modellerini ve uydu veri ürünlerini değerlendirme fırsatı sunuyor.
Sayısal modellerde, ticari rüzgar bulutları şimdiye kadar iklimsel rahatsızlıklara farklı tepkiler verdi. Bu nedenle, karmaşık iklim modelleri, alçak bulutlarla kaplı alanın çevre koşullarına karşı çok hassas olduğunu tahmin ederken, daha basit süreç modelleri bunun tersini göstermektedir. Bu çelişkileri anlamak ve çözmek, EUREC saha çalışmasının başlangıç noktasıdır.4A. En önemli araştırma soruları şunlardır: Sığ kümülüs bulutları, örneğin havanın dikey karışımı, yüzey türbülansı ve büyük ölçekli sirkülasyon değiştiğinde ne kadar esnek veya hassastır? Su buharı ve bulutların ışınımsal etkileri sığ dolaşımı ve konveksiyonu nasıl etkiler? Tropik bölgelerdeki bulutların ve konveksiyonun mekansal düzenlemesi ve nihayetinde iklim sisteminin, örneğin ek sera gazları gibi bir bozulmaya karşı duyarlılığı için sonuçlar nelerdir?
Laboratoire de Météorologie Dynamique’den proje lideri Sandrine Bony, “İklim duyarlılığına ilişkin tahminler hâlâ çok belirsiz ve bu belirsizliklerin çoğu, tropik bölgelerde, özellikle alize rüzgarı bölgelerindeki alçak bulutların tepkisinden kaynaklanıyor” diye açıklıyor. “Barbados’taki alçak bulutlar, tropik bölgelerdeki alize rüzgarı bölgelerinde bulunan bulutları temsil ediyor. Bu nedenle EUREC dediğimiz4A, yalnızca Barbados açıklarındaki bulutları değil, genel olarak tropik bulutları anlamamıza yardımcı olacak.”
Görünürde uçan bir lazer ile su buharı
DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nün odak noktalarından biri, bulutların etrafındaki ve bulutların arasındaki atmosfer koşullarının çok kesin bir resmini elde etmek için HALO araştırma uçağında lazer tabanlı LIDAR ölçümlerini kullanmaktır: “Oberpfaffenhofen’de geliştirilen LIDAR ile, radar ve Dropsonde ölçümleri daha küçük bulutları yakalar ve en önemlisi onları çevreleyen su buharını ölçer ve böylece büyümelerine ve davranışlarına önemli ölçüde katkıda bulunur. ,” diye açıklıyor DLR araştırmacısı Dr. Martin Wirth.
Kampanya, bulutların ve dolaşımın eşleşme süreçlerinin daha iyi anlaşılmasına ek olarak, kapsamlı ölçüm verileriyle bir referans veri seti sağlayacaktır. Bulutların ve dolaşımın modellemesini ve uydudan uzaktan algılamasını geliştirmek için bir ölçüt olarak hizmet etmesi amaçlanmaktadır. Hamburg Üniversitesi’nden Felix Ament: “EUREC sırasında bulutlar ve bunların atmosferle etkileşimi hakkında elde ettiğimiz görüntü4A her zamankinden daha ayrıntılı, çok yönlü ve eksiksiz olacak. Önümüzdeki on yıllarda bilimi teşvik etmek ve ilham vermek için bir mihenk taşı görevi görecek bir kriter belirlemek istiyoruz.”
Kampanya süreci ve ölçüm platformları
Ölçüm kampanyasının özü, yeni nesil yüksek teknoloji ürünü MPI-M’nin Barbados Bulut Gözlemevi’nde (BCO – Barbados Bulut Gözlemevi) beş araştırma uçağı, dört okyanus araştırma gemisi, gelişmiş yer tabanlı uzaktan algılamanın kullanılmasıdır. türbülansı (binlerce kilometre boyunca 100 metre ızgara genişliği) de çözebilen uydu uzaktan algılama yöntemleri ve son teknoloji iklim modelleri geliştirdi.
EUREC’in merkezinde4A, Barbados’ta üç araştırma uçağının konuşlandırılması anlamına gelir. Bunlar, alt troposferde yerinde ve uzaktan algılama sensörleri konuşlandıracak Fransız ATR-42 ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nden (DLR) 8000 kilometreden fazla menzile ve 1000 m üst çalışma irtifasına sahip Alman araştırma uçağı HALO’dur. 15 kilometreye kadar. HALO, RADAR ve LIDAR dahil olmak üzere modern uzaktan algılama sensörlerinden oluşan kapsamlı bir araç setinin yanı sıra dropsonde’ları başlatmak için bir tesise sahiptir. Ayrıca, İngiliz Antarktika Araştırması (BAS) Twin-Otter, aerosolleri ve türbülanslı ve mikrofiziksel bulut yapısını ölçmeye odaklanacak. Ayrıca, NOAA’dan (Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi) ABD araştırma uçağı WP-3D ve Barbados’ta kalıcı olarak konuşlanmış olan Bölgesel Güvenlik Servisi’nin (RSS) uçağı ölçümleri destekleyecektir. WP-3D uçuşları, diğer şeylerin yanı sıra, büyük ölçekli koşulları ve bunların kıyıya yakın çalışan gemilerle bağlantısını belirleyerek HALO uçuşlarını tamamlar.
Uçak ölçümleri, BCO’daki ölçümlerle ve kampanya sırasında BCO’dan sekiz kilometre uzakta güneydoğu yüksek platosunda konuşlandırılacak olan esnek bir şekilde kontrol edilebilen hava durumu radarı POLDIRAD (Polarizasyon Çeşitliliği Doppler Radarı) kullanılarak yapılır. DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nden Dr Martin Hagen şöyle açıklıyor: “POLDIRAD, Barbados’un 250 kilometre doğusuna kadar olan bölgede yağış gelişimini yüksek zamansal ve mekansal çözünürlükle kaydetmeyi mümkün kılıyor. BCO’da, gemilerden ve uçuş yolları boyunca yapılan ölçümler böylece büyük ölçekli yağış dağılımı ve gelişiminin mekansal ve zamansal bağlamına getirilebilir.”
İnsansız hava sistemleri gemilerden havalanıyor
Uçak ölçümleri ve BCO tarafından yapılacak ölçümlere ek olarak, dört gemi ile yoğun gemi bazlı gözlemler yapılacak. Alman araştırma gemileri METEOR ve MARIA S. MERIAN, ABD araştırma gemisi RONALD H. BROWN ve Fransız araştırma gemisi L’ATALANTE yer alacak. Araştırma gemileri, atmosferik ve okyanus gözlemleri için uzaktan algılama ve yerinde platformlar olarak hizmet ediyor. Bunlar arasında örneğin radyosondalar, lidar ve radar teknikleri ile balon uçurtmalar ve insansız hava sistemleri yer alır. MARIA S. MERIAN’ın baş bilim adamı GEOMAR Helmholtz Okyanus Araştırmaları Kiel Merkezi’nden Johannes Karstensen, “Deniz yüzeyindeki uzamsal değişkenlik, üstteki atmosferin gelişimi ve dolayısıyla bulut oluşumu için önemli sınır koşullarıdır” diyor. “Özellikle büyük girdaplarda ve ön bölgelerde, okyanus ve atmosferik süreçlerin eşleşmesini anlamak ve böylece model simülasyonu için temsil etmeyi kolaylaştırmak istiyoruz.”
Almanya tarafından dört Max Planck Enstitüsü (MPI-M, MPI for Dynamics and Self-Organization, MPI for Chemistry ve MPI for Marine Microbiology) ve beş üniversite (Hamburg, Hohenheim, Köln, Leipzig ve Münih) EUREC4A’ya katılıyor kampanya. üç Helmholtz kurumu (Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), GEOMAR ve Helmholtz-Zentrum Geesthacht Malzeme ve Kıyı Araştırmaları Merkezi), Leibniz Enstitüsü TROPOS ve Alman Hava Durumu Servisi yer almaktadır. EUREC tanıtılır ve desteklenir4Avrupa Araştırma Konseyi (ERC), Max Planck Topluluğu (MPG), Centre National de Recherche Scientific (CNRS), Alman Araştırma Vakfı (DFG), Karayipler Meteoroloji ve Hidroloji Enstitüsü (CIMH), Doğal Çevre Araştırma Konseyi (NERC) ve Dünya İklim Araştırma Programı (WCRP).
HALO Hakkında
Araştırma uçağı HALO (Yüksek İrtifa ve Uzun Menzil), Alman çevre ve iklim araştırma kurumlarının ortak girişimidir. HALO, Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (Haberler), Alman Araştırma Vakfı (DFG), Helmholtz Derneği, Max Planck Derneği (MPG), Leibniz Derneği, Bavyera Özgür Eyaleti, Karlsruhe Enstitüsü tarafından sağlanan hibelerle finanse edilmektedir. Technologie (KIT), Jülich Araştırma Merkezi ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) için.
Alman araştırma gemileri hakkında
Araştırma gemileri METEOR ve MARIA S. MERIAN’ın görevleri, Hamburg Üniversitesi’ndeki Alman Araştırma Gemisi Kontrol Merkezi tarafından koordine ediliyor. Her iki gemi de Almanya’nın açık denizlerdeki küresel, temel araştırmaları ve bu alanda diğer ülkelerle işbirliği için kullanılıyor. Geminin işletimi yüzde 70 Alman Araştırma Vakfı (DFG) ve yüzde 30 Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (Haberler) tarafından finanse ediliyor.
Ticaret rüzgarı bölgesinde alçak bulutlar
Bulutlar önemli bir iklim faktörüdür. Alize rüzgarı bölgelerindeki alçak bulutların küresel ısınmaya nasıl tepki vereceği gelecekteki gelişmelerin ne kadar hızlı ve yoğun olacağını büyük ölçüde belirliyor. Bilim adamları şimdiye kadar teorileri ve iklim modellerini kullanarak bulutların ve konveksiyonun iklim sistemindeki rolünü incelediler. Bunları kontrol etmek için araştırmacıların, bulutların oluştuğu ve kaybolduğu atmosferik ve okyanus koşullarının dinamikleri hakkında gözlemsel verilere ihtiyacı var. Saha çalışması sırasında kapsamlı ölçümler ile EUREC4A Alize rüzgarı bölgesindeki konvektif bulutların yaşam döngüsünü mümkün olduğu kadar eksiksiz bir resim elde etmek için çok detaylı bir şekilde inceleyecekler.
Bulutlar iklim değişikliğine nasıl tepki verir?
Son on yıllardaki iklim modeli karşılaştırma çalışmalarının (CMIP) analizleri, iklim ısınmasının neden olduğu alize rüzgarı bölgesindeki bulutlardaki azalmanın, olumlu geri bildirim olarak adlandırılan küresel ısınmanın daha da artmasına yol açtığını gösterdi. Proje lideri Bjorn Stevens: “Isınmayla birlikte bulutlulukta büyük bir azalma gösteren modellerin davranışının doğru olup olmadığını kontrol edeceğiz. Eğer öyleyse, bu, artan CO2’den beklenen ısınmaya ilişkin daha yüksek tahminlerin doğru olacağı anlamına gelir.2 daha makul. Bulutların iklim değişikliğine nasıl tepki vereceği konusunda hala çok fazla belirsizlik var. EUREC ile bunu istiyoruz4Bir değişiklik.” Ölçümlerin kapsamı ve kapsamı, yeni nesil iklim modellerini ve uydu veri ürünlerini değerlendirme fırsatı sunuyor.
Sayısal modellerde, ticari rüzgar bulutları şimdiye kadar iklimsel rahatsızlıklara farklı tepkiler verdi. Bu nedenle, karmaşık iklim modelleri, alçak bulutlarla kaplı alanın çevre koşullarına karşı çok hassas olduğunu tahmin ederken, daha basit süreç modelleri bunun tersini göstermektedir. Bu çelişkileri anlamak ve çözmek, EUREC saha çalışmasının başlangıç noktasıdır.4A. En önemli araştırma soruları şunlardır: Sığ kümülüs bulutları, örneğin havanın dikey karışımı, yüzey türbülansı ve büyük ölçekli sirkülasyon değiştiğinde ne kadar esnek veya hassastır? Su buharı ve bulutların ışınımsal etkileri sığ dolaşımı ve konveksiyonu nasıl etkiler? Tropik bölgelerdeki bulutların ve konveksiyonun mekansal düzenlemesi ve nihayetinde iklim sisteminin, örneğin ek sera gazları gibi bir bozulmaya karşı duyarlılığı için sonuçlar nelerdir?
Laboratoire de Météorologie Dynamique’den proje lideri Sandrine Bony, “İklim duyarlılığına ilişkin tahminler hâlâ çok belirsiz ve bu belirsizliklerin çoğu, tropik bölgelerde, özellikle alize rüzgarı bölgelerindeki alçak bulutların tepkisinden kaynaklanıyor” diye açıklıyor. “Barbados’taki alçak bulutlar, tropik bölgelerdeki alize rüzgarı bölgelerinde bulunan bulutları temsil ediyor. Bu nedenle EUREC dediğimiz4A, yalnızca Barbados açıklarındaki bulutları değil, genel olarak tropik bulutları anlamamıza yardımcı olacak.”
Görünürde uçan bir lazer ile su buharı
DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nün odak noktalarından biri, bulutların etrafındaki ve bulutların arasındaki atmosfer koşullarının çok kesin bir resmini elde etmek için HALO araştırma uçağında lazer tabanlı LIDAR ölçümlerini kullanmaktır: “Oberpfaffenhofen’de geliştirilen LIDAR ile, radar ve Dropsonde ölçümleri daha küçük bulutları yakalar ve en önemlisi onları çevreleyen su buharını ölçer ve böylece büyümelerine ve davranışlarına önemli ölçüde katkıda bulunur. ,” diye açıklıyor DLR araştırmacısı Dr. Martin Wirth.
Kampanya, bulutların ve dolaşımın eşleşme süreçlerinin daha iyi anlaşılmasına ek olarak, kapsamlı ölçüm verileriyle bir referans veri seti sağlayacaktır. Bulutların ve dolaşımın modellemesini ve uydudan uzaktan algılamasını geliştirmek için bir ölçüt olarak hizmet etmesi amaçlanmaktadır. Hamburg Üniversitesi’nden Felix Ament: “EUREC sırasında bulutlar ve bunların atmosferle etkileşimi hakkında elde ettiğimiz görüntü4A her zamankinden daha ayrıntılı, çok yönlü ve eksiksiz olacak. Önümüzdeki on yıllarda bilimi teşvik etmek ve ilham vermek için bir mihenk taşı görevi görecek bir kriter belirlemek istiyoruz.”
Kampanya süreci ve ölçüm platformları
Ölçüm kampanyasının özü, yeni nesil yüksek teknoloji ürünü MPI-M’nin Barbados Bulut Gözlemevi’nde (BCO – Barbados Bulut Gözlemevi) beş araştırma uçağı, dört okyanus araştırma gemisi, gelişmiş yer tabanlı uzaktan algılamanın kullanılmasıdır. türbülansı (binlerce kilometre boyunca 100 metre ızgara genişliği) de çözebilen uydu uzaktan algılama yöntemleri ve son teknoloji iklim modelleri geliştirdi.
EUREC’in merkezinde4A, Barbados’ta üç araştırma uçağının konuşlandırılması anlamına gelir. Bunlar, alt troposferde yerinde ve uzaktan algılama sensörleri konuşlandıracak Fransız ATR-42 ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nden (DLR) 8000 kilometreden fazla menzile ve 1000 m üst çalışma irtifasına sahip Alman araştırma uçağı HALO’dur. 15 kilometreye kadar. HALO, RADAR ve LIDAR dahil olmak üzere modern uzaktan algılama sensörlerinden oluşan kapsamlı bir araç setinin yanı sıra dropsonde’ları başlatmak için bir tesise sahiptir. Ayrıca, İngiliz Antarktika Araştırması (BAS) Twin-Otter, aerosolleri ve türbülanslı ve mikrofiziksel bulut yapısını ölçmeye odaklanacak. Ayrıca, NOAA’dan (Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi) ABD araştırma uçağı WP-3D ve Barbados’ta kalıcı olarak konuşlanmış olan Bölgesel Güvenlik Servisi’nin (RSS) uçağı ölçümleri destekleyecektir. WP-3D uçuşları, diğer şeylerin yanı sıra, büyük ölçekli koşulları ve bunların kıyıya yakın çalışan gemilerle bağlantısını belirleyerek HALO uçuşlarını tamamlar.
Uçak ölçümleri, BCO’daki ölçümlerle ve kampanya sırasında BCO’dan sekiz kilometre uzakta güneydoğu yüksek platosunda konuşlandırılacak olan esnek bir şekilde kontrol edilebilen hava durumu radarı POLDIRAD (Polarizasyon Çeşitliliği Doppler Radarı) kullanılarak yapılır. DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nden Dr Martin Hagen şöyle açıklıyor: “POLDIRAD, Barbados’un 250 kilometre doğusuna kadar olan bölgede yağış gelişimini yüksek zamansal ve mekansal çözünürlükle kaydetmeyi mümkün kılıyor. BCO’da, gemilerden ve uçuş yolları boyunca yapılan ölçümler böylece büyük ölçekli yağış dağılımı ve gelişiminin mekansal ve zamansal bağlamına getirilebilir.”
İnsansız hava sistemleri gemilerden havalanıyor
Uçak ölçümleri ve BCO tarafından yapılacak ölçümlere ek olarak, dört gemi ile yoğun gemi bazlı gözlemler yapılacak. Alman araştırma gemileri METEOR ve MARIA S. MERIAN, ABD araştırma gemisi RONALD H. BROWN ve Fransız araştırma gemisi L’ATALANTE yer alacak. Araştırma gemileri, atmosferik ve okyanus gözlemleri için uzaktan algılama ve yerinde platformlar olarak hizmet ediyor. Bunlar arasında örneğin radyosondalar, lidar ve radar teknikleri ile balon uçurtmalar ve insansız hava sistemleri yer alır. MARIA S. MERIAN’ın baş bilim adamı GEOMAR Helmholtz Okyanus Araştırmaları Kiel Merkezi’nden Johannes Karstensen, “Deniz yüzeyindeki uzamsal değişkenlik, üstteki atmosferin gelişimi ve dolayısıyla bulut oluşumu için önemli sınır koşullarıdır” diyor. “Özellikle büyük girdaplarda ve ön bölgelerde, okyanus ve atmosferik süreçlerin eşleşmesini anlamak ve böylece model simülasyonu için temsil etmeyi kolaylaştırmak istiyoruz.”
Almanya tarafından dört Max Planck Enstitüsü (MPI-M, MPI for Dynamics and Self-Organization, MPI for Chemistry ve MPI for Marine Microbiology) ve beş üniversite (Hamburg, Hohenheim, Köln, Leipzig ve Münih) EUREC4A’ya katılıyor kampanya. üç Helmholtz kurumu (Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), GEOMAR ve Helmholtz-Zentrum Geesthacht Malzeme ve Kıyı Araştırmaları Merkezi), Leibniz Enstitüsü TROPOS ve Alman Hava Durumu Servisi yer almaktadır. EUREC tanıtılır ve desteklenir4Avrupa Araştırma Konseyi (ERC), Max Planck Topluluğu (MPG), Centre National de Recherche Scientific (CNRS), Alman Araştırma Vakfı (DFG), Karayipler Meteoroloji ve Hidroloji Enstitüsü (CIMH), Doğal Çevre Araştırma Konseyi (NERC) ve Dünya İklim Araştırma Programı (WCRP).
HALO Hakkında
Araştırma uçağı HALO (Yüksek İrtifa ve Uzun Menzil), Alman çevre ve iklim araştırma kurumlarının ortak girişimidir. HALO, Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (Haberler), Alman Araştırma Vakfı (DFG), Helmholtz Derneği, Max Planck Derneği (MPG), Leibniz Derneği, Bavyera Özgür Eyaleti, Karlsruhe Enstitüsü tarafından sağlanan hibelerle finanse edilmektedir. Technologie (KIT), Jülich Araştırma Merkezi ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) için.
Alman araştırma gemileri hakkında
Araştırma gemileri METEOR ve MARIA S. MERIAN’ın görevleri, Hamburg Üniversitesi’ndeki Alman Araştırma Gemisi Kontrol Merkezi tarafından koordine ediliyor. Her iki gemi de Almanya’nın açık denizlerdeki küresel, temel araştırmaları ve bu alanda diğer ülkelerle işbirliği için kullanılıyor. Geminin işletimi yüzde 70 Alman Araştırma Vakfı (DFG) ve yüzde 30 Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (Haberler) tarafından finanse ediliyor.