Беспилотная воздушная система ArcticShark взлетает из муниципального аэропорта Блэквелл-Тонкава, расположенного недалеко от атмосферной обсерватории Южного Грейт-Плейнса пользовательского объекта по измерению атмосферной радиации (ARM) в Оклахоме. Автор: Джейсон Томлинсон | Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория
Пространственное распределение частиц окружающего аэрозоля играет огромную роль во взаимодействиях аэрозоль-излучение-облако; однако, недостаточно образцов было взято из пограничного слоя атмосферы и нижней свободной тропосферы. Это оставляет большие пробелы в прогнозах антропогенных изменений в энергетическом балансе атмосферы.
Многопрофильная группа представила новый подход, который объединяет отбор проб и измерения на месте с использованием беспилотных летательных аппаратов (UAS) с передовым трехмерным аналитическим методом химической визуализации (времяпролетная масс-спектрометрия вторичных ионов) для устранения этого пробела в понимании.
Это сочетание позволяет исследователям собирать данные и образцы из реального мира для лабораторного анализа, что открывает новые возможности для продвижения научного понимания. Оно также вносит данные, необходимые для того, чтобы сделать атмосферные модели более точными и надежными. Об их достижении сообщается в Бюллетене Американского метеорологического общества .
Новый подход и структура команды демонстрируют большой потенциал в ограничении моделирования на уровне процесса посредством интеграции возможностей наблюдения UAS и расширенного химического анализа. Команда использовала развитие возможностей UAS и передовых методов измерения для получения пространственных данных о микрофизических и оптических свойствах аэрозолей вокруг пользовательского объекта Atmospheric Radiation Measurement (ARM) атмосферной обсерватории Southern Great Plains в Оклахоме.
Полеты БПЛА используются для демонстрации важности характеристики химического состава и свойств поверхности аэрозолей для последующего использования при моделировании воздействия микрофизических и оптических свойств на радиационное воздействие. Интегрируя расширенную химическую информацию с вертикальными профилями микрофизических свойств аэрозолей, можно улучшить точность моделирования крупных вихрей аэрозольных эффектов на облака и радиационный баланс.
Команда использовала трехмерные методы молекулярной визуализации, доступные с помощью вторичной ионной масс-спектрометрии и анализа химического состава на уровне нанограммов, чтобы выявить свойства аэрозоля и структурную информацию.
Более того, интеграция новых методов химического анализа из Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде (EMSL), которая, как и ARM, является пользовательским объектом Управления науки Министерства энергетики, расширяет возможности воздушных наблюдений ARM, позволяя лучше понимать на уровне процессов атмосферные аэрозоли и их влияние на климат. Вместе эти методы помогают улучшить модели, касающиеся взаимодействий аэрозоля, радиации и облаков.
Дополнительная информация: Фан Мэй и др., Bridging New Observational Capabilities and Process-Level Simulation: Insights into Aerosol Roles in the Earth System, Бюллетень Американского метеорологического общества (2024). DOI: 10.1175/BAMS-D-23-0110.1
Информация о журнале: Бюллетень Американского метеорологического общества
Предоставлено Лабораторией молекулярных наук об окружающей среде
