Азиатские летние муссонные дожди обеспечивают необходимое количество воды для 1/3 населения планеты, но недавние исследования показывают, что серьёзность усиливающейся засухи над Индией может быть усилена повышенным слоем аэрозоля в атмосфере над Южной Азией.
В течение последних 4 лет международная исследовательская группа, спонсируемая NASA и Индийской организацией космических исследований (ISRO), изучала область усиленных аэрозольных частиц, которая появляется в летнее время. Используя в качестве инструментов воздушные шары, группа собрала данные, позволяющие лучше понять это сезонное атмосферное явление и его потенциальное воздействие на климат. Учёные NASA направились в Индию, чтобы понять, как загрязнение в Азии переносится в стратосферу во время активного летнего муссона.
Во время недавнего летнего развёртывания на аэростате команда BATAL провела 10 полётов на воздушном шаре с научными приборами, которые измеряют температуру, давление, озон, оксид азота, водяной пар и аэрозоли от Земли до стратосферы. Команда начинала своё исследование в час ночи и работала всю ночь, чтобы собрать данные.
ATAL был открыт в 2011 году исследователем Жаном Полем Вернье, ученым из Национального института аэрокосмической промышленности в Лэнгли. Данные от совместного американо-французского спутника и инфракрасного наблюдателя CALIPSO обнаружили наличие аэрозолей, часто встречающихся в верхней тропосфере во время летнего азиатского муссона. А в конце 1990-х годов был обнаружен потенциальный аэрозольный слой на высоте 10–12 миль, что было подтверждено многочисленными измерениями полезной нагрузки аэростата над Тибетским плато.
«ATAL простирается от западного Китая до восточного Средиземного моря и появляется каждое лето во время муссона», - сказал Вернье.
ATAL не только играет потенциальную роль в выпадении муссонов, но и позволяет аэрозолям и загрязняющим веществам, таким как черный углерод и сульфаты, достигать ворот для впрыскивания аэрозолей и загрязняющих веществ в глобальную стратосферу. Это может иметь значение для распределения частиц по атмосфере, поскольку атмосферное время жизни частиц в стратосфере намного больше, чем в тропосфере.
Измерение ATAL
Чтобы понять природу и происхождение ATAL, команда BATAL из NASA и Национального научного центра Франции (CNRS) отправилась в Индию, чтобы работать вместе с международными партнерами по NARL. Для сбора данных на больших высотах они запустили полезные данные аэростатов из Индии и Саудовской Аравии для измерения концентрации и размера аэрозоля, концентрации озона, водяного пара и метеорологических данных.
«Огромное количество данных, собранных в ходе этой кампании, наряду с другими подтверждающими данными поможет количественно определить вертикальное и горизонтальное распределение загрязнителей», - сказал М. Венкат Ратнам из Национальной атмосферной лаборатории (NARL) в Индии.
С начала проекта BATAL был организован ряд полётов на воздушных шарах, совпадающих со спутниковыми путепроводами CALIPSO. Команда использовала зонд обратного рассеяния, чтобы сравнить с измерениями обратного рассеяния на спутнике. Во время кампании BATAL 2018 года команда выполнила полет на воздушном шаре на французском спектрометре UV-Vis (SAOZ) для сравнения со спутниковыми наблюдениями с SAGE III на Международной космической станции.
Этим летом команда из CNRS успешно использовала видимый спектрометр на рассвете для профилирования атмосферных газов и аэрозолей. Прибор, использовавшийся во время BATAL, был адаптирован для аэростатных измерений в 1990-х годах по наземной версии, используемой Сетью для обнаружения изменений состава атмосферы (NDACC).
Летом 2018 года команда добавила новый инструмент для изучения свойств кристаллов льда. Представляя кристаллы льда в ATAL, команда может изучить, как они формируются.
«Измерения на месте действительно помогли нам понять и интерпретировать спутниковые наблюдения и дали нам дополнительную информацию, такую как размер и вероятный состав аэрозолей, населяющих этот слой», - сказал Вернье.
Международное сотрудничество
Продолжающиеся исследования BATAL привели к более чем 80 запускам из трех мест в Индии (Гаданки, Хайдарабад и Варанаси) и одного в Саудовской Аравии.
BATAL - это совместная международная деятельность NASA, ISRO и Национальной лаборатории атмосферных исследований. По мере развития сотрудничества к нему присоединились другие организации, что расширило возможности исследования. В эти группы входили Институт фундаментальных исследований Тата, Лаборатория физических исследований и Индуистский университет Банарас, Лаборатория физики и окружающей среды и космоса, CNRS, Швейцарский федеральный технологический институт и Университет короля Абдаллы в Саудовской Аравии.