Widok EarthCARE na kolumnę wulkaniczną zwiększa bezpieczeństwo lotnicze
Kiedy doszło do erupcji Anak Krakatau kilka tygodni temu, satelita EarthCARE na orbicie nad chmurą wulkaniczną zarejestrował pionowe profile różnych składników obecnych w tej chmurze.
EarthCARE zostało zaprojektowane przede wszystkim w celu pogłębienia wiedzy o tym, jak chmury i aerozole wpływają na klimat Ziemi, a w tym kontekście dostarczyło również cennych danych wspierających bezpieczny ruch lotniczy.
Jednocześnie obserwacje te przynoszą nowe spojrzenie na to, jaki wpływ na system klimatyczny mają erupcje wulkaniczne.
Anak Krakatau, czyli Dziecko Krakatau, od początku XX wieku bywa aktywny, wyłoniwszy się z morza w kalderze powstałej po erupcji Krakatau w 1883 roku.
Chociaż erupcja Anak Krakatau nie dorównuje potędą Krakatau, która spowodowała niszczycielskie tsunami, to obecnie nawet drobne erupcje mogą mieć znaczący wpływ na ruch lotniczy.
Położony w cieśninie Sundajskiej między Sumatrą a Jawą w Indonezji, Anak Krakatau rozpoczął erupcję 4 września, co doprowadziło do uziemienia tysięcy lotów i setek tysięcy pasażerów.
Pył wulkaniczny może uszkadzać lub doprowadzić do wyłączenia silników samolotów, a także ograniczać widoczność pilotów przez zarysowanie szyb kokpitu. Toksyczne gazy, takie jak dwutlenek siarki, mogą ponadto zanieczyścić dopływ powietrza do kabiny.
Aby złagodzić te ryzyka, funkcjonuje globalna sieć dziewięciu Centrów Doradztwa w Sprawie Pyłu Wulkanicznego (VAAC), z których każdy odpowiada za inny region świata.
Wybuch Anak Krakatau znalazł się pod jurysdykcją VAAC Darwin, obsługiwaną przez Australiackie Biuro Meteorologii, które szybko dodało do zestawu danych unikalne dane lidarowe ATLID EarthCARE.
Obok niego pracują także radar profilowania chmur (CPR), multispektralny obraznik (MSI) i szerokopasmowy radiometr (BBR); ATLID jest jednym z czterech instrumentów EarthCARE - wszystkie one współdziałają, aby mierzyć chmury i aerozole i pogłębiać zrozumienie ich wpływu na bilans energetyczny Ziemi.
ATLID to wysoko wyspecjalizowany instrument laserowy. Wysyła impuls światła ultrafioletowego w kierunku Ziemi i mierzy światło, które wraca do satelity po rozproszeniu, dostarczając unikalny obraz górnych partii chmur i pionowych profili aerozoli atmosferycznych.
ATLID dostarcza nie tylko informacji o wysokości i stężeniu aerozoli, ale może być także używany z algorytmami do oszacowania typów aerozoli - takich jak pył wulkaniczny, dym, siarczany, sól morska i pył pustynny.
Poniższy obraz wykorzystuje zrzut z Copernicus Sentinel-3 z 5 września, nałożony na dane instrumentów MSI, ATLID i CPR EarthCARE. Obraz ten pokazuje również poziomy lotu samolotów: większość samolotów przelatuje na pułapie FL350, czyli 35 000 stóp (około 10 700 m).
Pas z instrumentu MSI ukazuje fałszywe kolory chmury wulkanicznej, gdzie fioletowe obszary oznaczają pył, a jaskrawo zielony wskazuje gaz dwutlenku siarki.
Nad pasem MSI widoczna jest pionowa kurtyna ilustrująca zakres typów aerozoli mierzonych przez ATLID i CPR. Cząstki te występują w warstwach zarówno optycznie rzadkich, jak i gęstych siarczanów, drobnego pyłu wulkanicznego oraz wyraźnego elementu uznawanego za grubą frakcję pyłu (ciemny brąz).
Szary obszar to region, w którym promień lasera ATLID nie może przebić się przez gęstą warstwę cząstek siarczanu (pomarańczowy) nad nim, a CPR nie wykazuje wrażliwości na drobny pył wulkaniczny.
W ECMWF zwrócono uwagę, że CPR reaguje inaczej niż ATLID na cząstki atmosferyczne: dłuższa długość fali zwiększa czułość na dużych cząstkach i obniża na drobne, więc cząstki wulkanicznej chmury odległej kilkunastu kilometrów mogłyby być nie do wykrycia radarem.
Jednak dzięki wyjątkowo wysokiej czułości CPR można zaobserwować cechę sięgającą od powierzchni do około 6 km, która prawdopodobnie odpowiada większym skupiskom pyłu opadającym z chmury.
Ekspert z University of Reading skomentował, że jeśli obserwacja się potwierdzi, dostarczy użytecznych danych na temat utrzymywania się dużych cząstek pyłu w powietrzu i ich dalszego rozprzestrzeniania, co pomoże ograniczyć tempo sedymentacji i transport dalekodystansowy w modelach dyspersji pyłu wulkanicznego.
Wciąż trwają badania, co dokładnie kryje się w szarym obszarze, ale przekaz dla służb lotniczych jest jasny: nie latać w tym miejscu.
W BOM zauważono, że wraz z prognozami VAAC udało się zweryfikować planowaną trajektorię chmury kierującej się na zachód na wysokości około 15 km (FL500). ATLID okazał się kluczowy w potwierdzeniu wysokości górnego poziomu chmury.
Inna ekspertka z ECMWF wskazała, że oddzielne, warstwowe i współdziałające ze sobą plumy pyłu, chmur, gazów i aerozoli po erupcjach bywają złożone i dynamicznie się rozwijają.
Obserwacje EarthCARE umożliwiły uchwycenie pionowej struktury zjawiska niemal w czasie rzeczywistym, co pomaga w formułowaniu zaleceń dla lotnictwa
Inny specjalista z ESA skomentował, że chociaż erupcje wulkaniczne niosą wyzwania, to ich skutki mogą utrzymywać się dłużej; aerosole siarczanowe wyrzucone do stratosfery przez erupcję Krakatau przetrwały w stratosferze przez ponad rok, wpływając na globalne światło słoneczne i powodując krótkotrwałe globalne ochłodzenie.
Rozumienie, jak wysoko wstrzykiwany jest materiał wulkaniczny i jego właściwości optyczne, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia wpływu na klimat - takie dane lidar EarthCARE dostarcza trafnie.
Dzięki EarthCARE naukowcy mogą śledzić rozwój podobnych do Anak Krakatau chmur i obserwować globalny transport aerozoli, co z 2024 roku potwierdziły dane ATLID dotyczące transportu aerozoli stratosferycznych z erupcji Mount Ruang w Indonezji.
W synergii zestaw instrumentów EarthCARE dostarcza globalnych wglądów w wpływ erupcji na bilans promieniowania Ziemi.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
