Mise EarthCARE výrazně zlepší předpověď počasí

Družice dálkového průzkumu Země jsou kritické pro generování přesných předpovědí počasí. Poskytují globální pohled na aktuální stav atmosféry, což je startovací bod pro vytváření předpovědí. Jenže naše znalosti o aktuálním stavu atmosféry jsou limitované. Částečně třeba tím, že družice dosud nejsou schopné sbírat dostatek informací o oblačnosti, která přitom v počasí hraje klíčovou roli. Budoucí společná mise ESA/JAXA EarthCARE bude poskytovat právě tyto informace, které zlepší naše předpovědi týkající se budoucnosti počasí a klimatu.

Energie v atmosféře představuje rovnováhu mezi přicházejícím světlem ze Slunce, které ohřívá Zemi, a vyzařovaným tepelným zářením, které Zemi naopak ochlazuje. Odrážením slunečního záření do kosmického prostoru a zachytávání odcházejícího infračerveného záření hraje oblačnost zásadní roli v řízení teploty planety. V menším rozsahu pak dělají totéž aerosoly – malé pevné částice rozptýlené v ovzduší. Aerosoly se také nepřímo zapojují do tvorby zemské teploty díky vlivu na životní cyklus oblaků.

TIP:   Kosmický prach odhaluje nové poznatky o vzniku Sluneční soustavy

I když oblaka hrají velkou roli v ohřevu a ochlazování atmosféry, zůstává to, jak vlastně atmosféra řídí náš klimatický systém, jednou z největších záhad. Pro klimatický výzkum a předpovídání počasí je proto zásadní, abychom zlepšili naše pochopení a modelování oblačnosti a její vztah k aerosolům i záření.

Mise EarthCARE (Earth Cloud Aerosol and Radiation Explorer) může být jedním z klíčů k vyřešení mnoha tajemství týkajících se oblačnosti. Vypuštěna bude na počátku dvacátých let, přičemž poskytne jedinečné informace vědcům studujícím vliv oblačnosti a aerosolů na počasí a klima.

Mise EarthCARE bude tyto informace shromažďovat s pomocí dvou velkých přístrojů. Prvním je ATLID (Atmospheric Lidar), který poslouží je studiu aerosolů a tenkých oblaků. Druhým CPR (Cloud Profiling Radar), který bude shromažďovat data o silnějších oblacích, stejně jako bude pozorovat vertikální rychlosti mrakových částic.

Oba přístroje představují nejpokročilejší zařízení pro profilování oblaků a aerosolu, jaké se kdy vydaly do vesmíru. Získávané informace nám pomohou lépe pochopit distribuci a transport oblaků a aerosolů v atmosféře, což má vliv na teplotu Země.

Informace, které mise EarthCARE poskytne, výrazně zlepší modely atmosféry. Ty jsou důležité pro předpovídání počasí, které vzniká kombinací velkého množství pozorování – většinou z družic – ve spojení právě s modely. Ovšem jak mohou být data z mise EarthCARE efektivně spojena s dalšími satelitními daty a využita pro předpověď počasí? Program ESA „Discovery and Preparation“ podporovaný střediskem ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) má na tuto otázku odpověď.

„Žádný model předpovídání počasí není zcela perfektní,“ vysvětluje Marta Janisková, která vede projekt v ECMWF. „Pro zlepšení modelů jsou předpovědi následně srovnávány s reálným pozorováním a model je tak neustále vylepšován na základě nových znalostí. Je tak čím dál více přesnější. Což vysvětluje i to, proč jsou dnes předpovědi počasí spolehlivější než třeba před čtyřiceti lety. Navíc nová pozorování oblačnosti zlepšují předpověď tím, že pomáhají stanovit aktuální stav atmosféry.“

Středisko ECMWF řešilo, jak co nejefektivněji začlenit radar a lidar na EarthCARE do svých modelů předpovědi počasí. A to proto, aby bylo plně připraveno na okamžik, kdy začnou chodit operační data. Výzkum byl proveden za pomocí dat z družice NASA CloudSat a společného satelitu NASA/CNES CALIPSO. To jsou totiž dnes jediné mise vybavené kosmických radarem a lidarem, které jsou schopné mapovat oblačnost a aerosoly.

Za použití dat z těchto dvou družic úspěšně doplnila organizace ECMWF radarová a lidarová pozorování do svého modelu. A tým nejenže dokázal měření zakomponovat do svého modelu: navíc zjistil, že doplnění o radarová a lidarová pozorování přináší lepší výsledky v předpovídání počasí. Největší zlepšení bylo na poli teploty, větru a srážek.

„Jedním z hlavních cílů EarthCARE vždy bylo zlepšit atmosférické modely získáním nových dat týkajících se oblačnosti a aerosolů,“ vysvětluje vědecký pracovník mise EarthCARE Tobias Wehr. „Ovšem zlepšení předpovědi počasí bylo mimo původní záměr mise. Mnoho vědců se domnívalo, že tento úkol bude příliš velkou výzvou. ECMWF prokázala, že je to možné, čímž otevřela nové a úžasné možnosti využití dat z mise EarthCARE.“

Zdroj: ESA, foto: ESA/P. Carril, PhotoDisc, NASA, ESA/AOES Medialab