Cтудентка магистратуры Анникен Менцони запускает дистанционный метеорологический зонд в рамках своего полевого исследования на Шпицбергене. Фото: Анникен Менцони
Управляемые метеорологические зонды (сокращенно CMET) представляют собой летающие дистанционные устройства для сбора данных о погоде и атмосфере. Они имеют очень небольшой вес и поэтому могут перемещаться вместе с ветром, отслеживая скорость и направление распространения загрязняющих веществ в нижних слоях атмосферы.
В этом месяце зонды были запущены со Шпицбергена в ходе проекта по измерению уровня загрязнения атмосферы в Арктике и впервые находились среди ледяных облаков в течение целых 80 часов.
Зонды регистрируют стандартные метеорологические данные, такие как скорость ветра, температура, атмосферное давление и влажность, и с помощью химических датчиков определяют влияние химического состава атмосферы на распространение загрязняющих веществ, в особенности меркурия. Затем данные сравниваются с существующими дисперсионными моделями для проверки их точности.
Антропогенные загрязняющие вещества из Европы и сажа, возникшая в результате таежных пожаров в России и Восточной Европе, постепенно движутся в сторону Арктики, где они могут откладываться на снеге и на льду. Этот процесс влияет на способность снега и льда отражать тепло обратно в атмосферу. Так как снег становится темнее, он поглощает больше солнечного тепла.
С уменьшением снежного и ледяного покрова поглощение тепла увеличивается, в результате чего возникает положительная обратная связь, то есть становится еще теплее. Более обширный снежный и ледяной покров приводит к обратному эффекту.
До сих пор остается неясным, как загрязняющие вещества могут повлиять на эту систему с обратной связью, известную также как эффект альбедо. Работа в этом направлении очень важна в связи с развитием судоходства в Северном Ледовитом океане и его морях.
Проект, который совместно осуществляется Полом Воссом (Paul Voss), Андреасом Столом (Andreas Stohl), Ларсом Р. Холом (Lars R. Hole) и исследователями Норвежского института исследований воздуха (NILU), был запущен во время Международного полярного года 2009. Продолжающийся сейчас проект на Шпицбергене стартовал в прошлом году под руководством Хола и Норвежского метеорологического института.
В августе прошлого года со Шпицбергена были запущены зонды, с помощью которых предполагалось определить содержание углекислого газа в разных слоях атмосферы.
Зонды, разработанные Полом Воссом в колледже Смита, США, состоит из двух отделений. Контроль высоты зонда осуществляется с помощью подачи или выпуска гелия из внутреннего отделения зонда, а крошечное приспособление весом не более 350г, работающее от аккумулятора, содержит GPS-приемник и датчики.
Оператор управляет зондом с помощью сообщений электронной почты, которые изменяют алгоритм, контролирующий высоту полёта. С помощью GPS оператор может в любой момент определить положение зонда. Зонды посылают полученные в результате измерений данные в лабораторию в виде вложений электронных писем. 
Рабочая часть зонда с устройствами для связи с землей и навигации. Фото: Анникен Менцони
- В отличие от большинства зондов, CMET могут оставаться в воздухе в течение многих часов и производить измерения на разной высоте. Кроме того, они могут дрейфовать вместе с воздушными потоками, в то время как зонды, обычно используемые на Шпицбергене, могут лишь подниматься по прямой до тех пор, пока не лопнут, – объясняет Анникен Менцони, студентка магистратуры Университета Осло, использующая зонды для своего полевого исследования. Полученные данные помогут ей протестировать модели, прогнозирующие распространение загрязняющих веществ.
- Модели – это всего лишь уравнения, которые решаются для получения по возможности наилучшего результата, – говорит Менцони.
Зонды, в свою очередь, определяют распространение загрязняющих веществ в реальном времени.
Хол считает, что зонды также можно использовать для тестирования моделей, прогнозирующих распространение вулканических выбросов. Запуская зонды во время или сразу после извержения вулкана, можно отследить направление движения вулканических масс, а затем сравнить полученные данные с результатами модели, «чтобы проверить, действительно ли пепел летит в том направлении, которое выдала нам модель».
Зонды CMET запускались со Шпицбергена в 2007 году, но тогда их отягощал атмосферный лед. Прошлой осенью удалось осуществить более успешный запуск, а в этом году с помощью CMET впервые удалось получать замеры на протяжении длительного времени.
- Такое непрерывное зондирование позволяет собрать огромный объем информации о структуре атмосферы. Насколько я знаю, ранее никто такого не делал, – сообщил Восс в электронном письме.
Текст: Самиа Мадвар
