Американские и индийские климатологи проникают в бурые облака с помощью миниатюрных самолетов
 В. Раманатан на фоне нескольких автономных беспилотных воздушных аппаратов (AUAV). С сайта http://www.sio.ucsd.edu/ (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Беспилотные аэропланы изучают, как загрязнение воздуха влияет на погоду, климат и глобальное потепление
Если вам посчастливилось недавно побывать на Мальдивах - удивительной веренице тропических островов в Индийском океане, - вы, наверняка, заметили целую армию маленьких самолетов, жужжащих у вас над головой. С размахом крыльев в два с половиной метра и весом около двадцати килограммов они больше напоминают коллекцию какого-то техника-любителя. Но, на самом деле, это вовсе не игрушки с дистанционным управлением, а так называемые автономные беспилотные воздушные аппараты (AUAV), которые добывают для ученых важные сведения о том, как загрязнение воздуха способствует глобальному потеплению.Исследовательский консорциум во главе с профессором Вирабхадраном Раматаном (Veerabhadran Ramanathan) из Океанографического института имени Скриппса (Scripps Institution of Oceanography) при Калифорнийском университете в Сан-Диего, впервые начал использовать AUAV на Мальдивах около двух лет тому назад. Недавно ученые опубликовали статью в Proceedings of the National Academy of Sciences, где подробно изложили суть своих исследований.
Мальдивские острова - прекрасное место для наблюдения за явлением, получившем название "бурые облака". Это гигантские скопления грязных частиц (толщина слоя может достигать трех километров), образующих аэрозольную сажевую дымку и кучевые облака. Бурые облака могут возникать естественным образом, например, в результате массовых лесных пожаров. Однако, на сегодняшний день уже существует несколько антропогенных скоплений, которые держатся в атмосфере круглый год из-за постоянно вырабатываемого электростанциями, автомобилями и фабриками смога.
Эти массивные темные скопления путешествуют высоко в атмосфере, где господствующие ветры уносят их на большие расстояния. В результате человеческой деятельности над индийским субконтинентом образовалась огромная бурая дымка, медленно дрейфующая над Мальдивскими островами, будто нарочно предоставляя ученым возможность наблюдать за ней.
Профессор Раманатан со своими коллегами занимается изучением того, изменяется ли альбедо Земли, т.е. количество солнечного света, отражающегося обратно в космос, в результате загрязнения воздуха. Известно, что альбедо влияет на температуру, погодные условия и климат в целом.
Перед специалистами-климатологами из Скриппского института встала нелегкая задача. Как исследовать бурые облака изнутри? Конечно, можно делать снимки со спутников, вести наблюдения через наземные обсерватории. Однако, чтобы измерить уровень альбедо, лучше всего послать замысловатые аппараты внутрь бурых облаков. Эту задачу можно также выполнить с помощью пилотируемых самолетов, но стоимость таких полетов будет колебаться между пятью и десятью тысячами долларов в час, что ограничит исследовательскую работу во времени, так необходимом для сбора информации.
AUAV были произведены фирмой Advanced Ceramics Research в городе Тусон, штат Аризона. В них помещено специальное миниатюрное оборудование, разработанное членами команды Раманатана, включая Грега Робертса, М.В. Рамана и Крейга Корригана. Это оборудование способно измерять солнечную радиацию, размер и концентрацию облачных капель и загрязненных частиц, турбулентность, влажность и температуру воздуха. Аэроплан может находиться в воздухе несколько часов, путешествовать сотни километров на высоте около пяти тысяч метров. По сравнению с пилотируемыми самолетами автономные аппараты обходятся намного дешевле, т.е. они могут совершать больше полетов и наблюдений.
В ходе экспериментов на Мальдивах каждый вылет осуществлялся тремя аппаратами в параллельном формате на разной высоте, что позволило ученым наблюдать за изменениями уровня альбедо и свойств загрязненных частиц в надоблачном, внутриоблачном и подоблачном слоях. В ходе выполнения задания аэропланы следовали четко запрограммированным полетным траекториям. Однако, пилоты могли также управлять аппаратами с земли, используя видеопоток реального времени в разных слоях облаков. Два остальных аэроплана автоматически следовали за ведущим аппаратом.
Благодаря открывшимся перед учеными возможностям стало понятно, как загрязнение воздуха влияет на погоду и климат. Команда профессора Раманатана, например, обнаружила, что от увеличения концентрации загрязнения воздуха в значительной степени возрастает атмосферное альбедо, в результате чего большее количество солнечного света отражается обратно в космос. Это открытие позволит ученым создавать более точные климатические модели. Бурые облака теоретически могли бы способствовать охлаждению нижних слоев атмосферы и снижению эффекта глобального потепления, однако, как выяснилось, загрязнение воздуха все-таки приводит к дополнительному региональному нагреву.
Профессор Раманатан считает, что результаты исследований указывают на необходимость продолжить изучение взаимосвязи между загрязнением воздуха и изменением климата. Использование автоматических беспилотных сенсоров доказали свою незаменимость в проведении таких исследований. Во время будущих Олимпийских игр cкриппская команда планирует задействовать AUAV для изучения загрязнение воздуха в южной Калифорнии и на китайском побережье. "Работа на Мальдивских островах заставила нас серьезно задуматься о том, что роботизированные системы измерения - это дело будущего, не считая, конечно, нынешних исследований".
Также по теме:
Источники: