Верное своему обещанию, спутник EarthCARE Европейского космического агентства теперь используется для прямого расчёта того, как облака и аэрозоли влияют на энергетический баланс Земли — тот самый

Верное своему обещанию, спутник EarthCARE Европейского космического агентства теперь используется для прямого расчёта того, как облака и аэрозоли влияют на энергетический баланс Земли — тот самый ключевой баланс, который регулирует наш климат. Тем самым EarthCARE готов существенно повысить точность климатических моделей — именно тех инструментов, на которых основана глобальная климатическая политика и действия по борьбе с изменением климата.

Хотя сейчас известно, что облака и аэрозоли в целом оказывают охлаждающий эффект, их взаимодействие с поступающей от Солнца энергией и с тепловым излучением, которое Земля отдаёт обратно в космос, чрезвычайно сложны и до конца не поняты.

По мере того как выбросы парниковых газов продолжают нагревать планету, остаётся неясным, как будут реагировать облака. Например, сокращение облачного покрова позволит большему количеству солнечного света достигать поверхности, что усилит потепление. Аэрозоли добавляют ещё один слой неопределённости: они, как правило, охлаждают климат, отражая солнечный свет и делая облака более отражающими и постоянными. Однако недавние изменения — от резкого сокращения промышленных загрязнений до огромных шлейфов дыма от лесных пожаров — могут существенно изменить их доминирующую роль в климатической системе. Полное влияние этих изменений пока остаётся неясным.

Прогнозы будущего изменения климата опираются на компьютерные модели, которые симулируют атмосферу, океаны и всю Земную систему при различных сценариях. Представление облаков, аэрозолей и их взаимодействия с солнечным светом и инфракрасным излучением в климатических моделях основано на упрощённых математических описаниях их поведения, часто с использованием измерений и многочисленных допущений.

Запущенный в мае 2024 года спутник EarthCARE — миссия ESA Earth Explorer, разработанная в партнёрстве с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) — несёт четыре специализированных прибора, предназначенных для одновременного выполнения различных измерений облаков и аэрозолей.

Объединяя наблюдения, EarthCARE может определять важные свойства облаков, такие как содержание в них воды и размеры облачных частиц. Это, в свою очередь, позволит улучшить представление этих аспектов в климатических моделях и открыть путь к более надёжным климатическим прогнозам.

Приведённая ниже анимация демонстрирует последовательность измерений, полученных EarthCARE над тайфуном Ragasa вблизи Филиппин 20 сентября 2025 года, и иллюстрирует «радиационное замыкание» — одну из ключевых научных целей миссии.

Сначала анимация показывает, как данные облачного профилирующего радара (CPR), атмосферного лидара (ATLID) и многоспектрального имиджера (MSI) объединяются для получения вертикальных срезов таких свойств, как содержание воды в облаках и осадках (то есть вода в жидких каплях, ледяных кристаллах, дожде и снеге).

Далее горизонтальные изображения от MSI используются для экстраполяции этих вертикальных профилей облаков вдоль траектории спутника. Определяя пиксели с похожими оптическими свойствами, система реконструирует трёхмерную структуру облаков.

С помощью вычислительной техники, известной как моделирование радиационного переноса, эта 3D-модель облаков затем используется для оценки того, как входящий солнечный свет рассеивается облачными частицами и поверхностью Земли и, соответственно, сколько его отражается обратно в космос.

В анимации рассчитанное отражённое солнечное излучение показано в виде горизонтальной полосы синего оттенка и красной линии в верхней части. Затем оно сравнивается с независимыми измерениями широкополосного радиометра EarthCARE (BBR), которые отображаются жёлтой линией вверху, и совпадение оказывается очень хорошим.

Робин Хоган, главный научный сотрудник Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), сказал: «Мы всегда ожидали, что EarthCARE выполнит свои обещания, и эти результаты однозначно доказывают, что так и происходит».

«Здесь мы видим, что EarthCARE способен определять детальные свойства облаков и аэрозолей в атмосфере, а затем немедленно проверять, насколько прогнозируемое ими радиационное воздействие согласуется с потоками солнечной и инфракрасной энергии, которые тоже измеряются самим спутником. Эта бортовая валидация данных EarthCARE даёт дополнительную уверенность в том, что полученные свойства облаков и аэрозолей можно использовать для тестирования и совершенствования климатических моделей».

Будучи миссией ESA Earth Explorer, EarthCARE является научной миссией, однако его данные настолько надёжны, что их также начнут использовать в ежедневных прогнозах погоды.

Профессор Хоган пояснил: «В ECMWF мы хотим как можно скорее начать ассимилировать данные EarthCARE в нашу модель в реальном времени: благодаря более точной картине расположения облаков в начале прогноза эти данные помогут модели лучше описывать эволюцию погодных систем и выдавать более надёжные предсказания.

Работа по интеграции потоков данных EarthCARE идёт быстрыми темпами, и система идёт строго по графику, чтобы в ближайшее время стать оперативной. Таким образом, EarthCARE не только углубляет наше понимание климата, но и уже сейчас приносит непосредственную пользу повседневному прогнозированию погоды и климатическим сервисам».

Менеджер миссии EarthCARE в ESA Бьёрн Фромкнехт добавил: «1 декабря, во время второго совместного семинара европейских, канадских и японских учёных, впервые для широкой публики был выпущен полный набор продуктов уровня Level-2 миссии EarthCARE. Это произошло после выпуска данных Level-1 в январе и части продуктов Level-2 в марте.

В новый релиз вошёл долгожданный продукт «радиационного замыкания», который напрямую связывает измерения облаков и аэрозолей с наблюдаемыми потоками энергии — открывая беспрецедентное окно в процессы, формирующие климат Земли».

Открытый доступ ко всему набору данных означает, что исследователи по всему миру теперь могут начинать проверять новые гипотезы, валидировать климатические и погодные модели и изучать, как недавние изменения атмосферы — от дыма лесных пожаров до сдвигов в уровне загрязнения — влияют на энергетический баланс планеты. Это также укрепляет международное сотрудничество: обмениваясь инструментами и экспертизой между агентствами и континентами, сообщество EarthCARE ускоряет научный прогресс и расширяет охват миссии.

Данные доступны через EarthCARE Online Dissemination Service. (https://ec-pdgs-dissemination2.eo.esa.int/oads/access/collection)

JAXA: «Данные наблюдений в общем доступе» : https://www.satnavi.jaxa.jp/en/news/2025/12/01/11694/index.html.

Источник: www.esa.int