CLARREO
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CLARREO ( Climate Absolute Radiance and Refractivity Observatory ) es una misión de estudio decenal de la NASA de alta prioridad , originalmente seleccionada como tal por el Consejo Nacional de Investigación en 2007. [1] La misión CLARREO está destinada a proporcionar un laboratorio de metrología en órbita para cuantificar y cuantificar con precisión atribuir el cambio climático de la Tierra (ver Lista de satélites de investigación climática ). La misión también está diseñada para transferir su alta precisión a otros sensores espaciales. Serviría como un estándar de calibración de referencia en órbita, [2] haciendo evidentes las tendencias climáticas en sus conjuntos de datos dentro de un marco de tiempo de 30 años. [3] Estas mediciones pueden continuar para permitir las pruebas, la validación y la mejora de la predicción del modelo climático.

Satélite CLARREO (5940499165) .jpg

Debido a los recortes de fondos anunciados para el presupuesto de 2012, la misión CLARREO se redujo significativamente, mientras que los proyectos espaciales restantes se miraron para llenar el vacío. [4] En la solicitud de presupuesto del presidente para el año fiscal 2016 , una misión CLARREO Pathfinder (CPF) más pequeña recibió $ 76,9 millones para demostrar las tecnologías de medición esenciales de la misión CLARREO Tier 1 Decadal Survey. [5] Esa financiación apoyará potencialmente el vuelo del espectrómetro Solar Reflected (RS), que es una pieza de la misión recomendada por Decadal Survey, alojada en la Estación Espacial Internacional (ISS) en 2020. [6] La administración Trump intentó varias veces sin éxito retirar los fondos de la misión. [7][8]

El concepto de misión CLARREO

A continuación se muestra el concepto de misión presentado en la Revisión del Concepto de Misión en noviembre de 2010. [9] Luego se concibió que CLARREO consistiría en cuatro observatorios en dos lanzamientos de doble manifestación en vehículos Minotaur IV + .

  • Tres instrumentos (dos de cada uno)
  • Cuatro observatorios, dos lanzamientos de doble manifestación en vehículos Minotaur IV +
    • Julio de 2018: dos observatorios de infrarrojos, cada uno con GNSS-RO
    • Mayo de 2020: dos observatorios solares reflejados
  • Órbitas polares de 609 km (inclinación de 90 grados)

Se desarrollaron conceptos de misión alternativos para adaptarse a la reducción de fondos disponibles. Se descubrió que una misión CLARREO en la Estación Espacial Internacional, que incluía uno de cada uno de los espectrómetros RS e IR, proporcionaba el mejor valor científico al menor costo factible. Debido a la inclinación orbital de la ISS de 51,65 grados, CLARREO en las mediciones de la ISS no incluiría las regiones polares, lo que provocaría que la misión no pudiera rastrear los puntos de referencia espectrales globales en comparación con la versión de la misión presentada en la Revisión del concepto de la misión. [10]

Concepto de misión Pathfinder

En 2016, una misión Pathfinder a la misión CLARREO completa recibió fondos. "Los fondos asignados apoyan el vuelo de un espectrómetro solar reflejado (RS), alojado en la Estación Espacial Internacional (ISS) en el marco de tiempo de 2020 ... La CPF es una misión de Clase D con 1 año de operaciones en órbita y 1 año para el análisis de los datos adquiridos ". La misión está diseñada para demostrar tecnologías de medición esenciales en órbita que se pueden utilizar para reducir el riesgo de una misión CLARREO completa. CLARREO Pathfinder tiene dos objetivos principales: demostrar alta precisión en órbita trazable a Sistemas Internacionales de Unidades (SI) y transferir esa precisión a otros sensores espaciales. [11]El objetivo de umbral de Pathfinders en comparación con la misión CLARREO de línea de base completa se relaja en un factor de dos, de 0.15% a 0.3% (k = 1). [12]

La ciencia detrás de CLARREO

CLARREO podría realizar observaciones de cambios decenales de alta precisión que sean trazables a los estándares de los Sistemas Internacionales de Unidades (SI) . Por ejemplo, en longitudes de onda solares, esto debe confirmarse después del lanzamiento mediante la comparación de datos reales con simulaciones teóricas de radiancia lunar / solar generada dentro de un modelo de sensor de alta fidelidad, [13] aunque no está claro cómo este enfoque no experimental asegurará la trazabilidad del SI. [ cita requerida ] Las observaciones de la Tierra que luego hizo CLARREO tienen sensibilidad a los forzamientos, respuestas y retroalimentaciones radiativas climáticas más críticos pero menos comprendidos, tales como:

  • Espectros infrarrojos para inferir retroalimentaciones de temperatura y vapor de agua , retroalimentación de nubes y cambios decenales de perfiles de temperatura, perfiles de vapor de agua, nubes y efectos radiativos de gases de efecto invernadero
  • GNSS-RO para inferir cambios decenales de perfiles de temperatura
  • Espectros reflejados solares para inferir la retroalimentación de las nubes, la retroalimentación del albedo de la nieve / hielo y el cambio decenal de las nubes, los flujos radiativos, los aerosoles , la capa de nieve , el hielo marino y el uso de la tierra [14]

Intercalibración de referencia

Fig. 1. El espectrómetro CLARREO RS tiene la capacidad de igualar las mediciones de otros sensores espaciales espacial, temporal, espectral y angularmente. [15] Esta coincidencia aproximada de datos en órbita es posible gracias a la capacidad de CLARREO para apuntar su instrumento RS en dos dimensiones.

Los sensores actuales basados ​​en satélites no están diseñados para cumplir con los requisitos de precisión necesarios para la detección del cambio climático. Muchos sensores utilizados para las mediciones climáticas se diseñaron para satisfacer las necesidades meteorológicas operativas y no están optimizados para el muestreo climático. Estos sensores, junto con los instrumentos más antiguos diseñados para el clima, carecen de la capacidad a bordo para probar errores sistemáticos en órbita. La misión CLARREO cumplirá estos objetivos mediante una cuidadosa consideración del diseño del instrumento, la trazabilidad de la calibración en todas las etapas de desarrollo y operación, con muestreo espectral , espacial y temporal enfocado específicamente en la creación de registros climáticos. [dieciséis]Luego, después del desarrollo de nuevas metodologías de calibración cruzada [15] mucho más precisas que las logradas hoy, [17] CLARREO puede servir como un estándar en órbita para proporcionar intercalibración de referencia para misiones como las nubes de banda ancha y el sistema de energía radiante de la Tierra (CERES ) , sirenas operativas que incluyen la sonda infrarroja transversal (CrIS) y el interferómetro infrarrojo de sondeo atmosférico (IASI), y generadores de imágenes como el conjunto de radiómetros de imágenes infrarrojas visibles (VIIRS) y el radiómetro avanzado de muy alta resolución (AVHRR) . [18]

Selección CLARREO

El informe de la encuesta decenal del 2007 National Research Council (NRC) , [1]"Ciencias de la Tierra y aplicaciones desde el espacio: imperativos nacionales para la próxima década y más allá", proporciona la base para la dirección futura del sistema de observación de la Tierra con base en el espacio de la NASA. Las misiones se clasificaron según el mérito científico, las contribuciones a los registros de observación a largo plazo, los beneficios sociales, la asequibilidad y la preparación tecnológica. Las cuatro misiones recomendadas para la implementación más temprana por la NASA se clasificaron como misiones de “Nivel 1” e incluyeron a CLARREO. La Encuesta Decadal de la NRC concluyó que el problema más crítico para las observaciones actuales del cambio climático era su falta de precisión y baja confianza en la observación de las pequeñas señales del cambio climático durante escalas de tiempo de una década.Las observaciones de CLARREO del cambio climático en escalas decenales abordan este problema al lograr los niveles requeridos de precisión y trazabilidad a los estándares de SI para un conjunto de observaciones sensibles a una amplia gama de observaciones clave del cambio climático.

Las recomendaciones de Decadal Survey representan el aporte de la comunidad sobre la dirección futura de las ciencias de la Tierra basadas en el espacio; por lo tanto, la NASA continuará involucrando a la comunidad científica para refinar los requisitos de la misión durante la planificación de CLARREO.

El equipo CLARREO

CLARREO se recomendó originalmente como un conjunto de la NASA / NOAA misión [19] , donde NOAA contribuiría al la tierra total y las mediciones de irradiancia solar espectrales y de energía presupuesto de registros de datos climáticos por volar el sensor de la Irradiación Solar Total (ETI) y las nubes y radiante de la Tierra Sensores del sistema de energía (CERES). La parte de la NASA involucró la medición de infrarrojos térmicos resueltos espectralmente y radiación solar reflejada con alta precisión absoluta. Sin embargo, los acontecimientos recientes han puesto en tela de juicio tales asignaciones. [20]

Un equipo dirigido por el Centro de Investigación Langley de la NASA , con contribuciones de otros Centros de la NASA, organizaciones gubernamentales, academia y la sede de la NASA, desarrolló un concepto de misión que pasó su Revisión del Concepto de Misión (MCR) el 17 de noviembre de 2010. [21] Aunque el año fiscal 2012 Los recortes presupuestarios colocaron a la misión CLARREO completa en un estado extendido previo a la Fase A, un Equipo de Definición Científica de CLARREO, que ya había sido seleccionado de manera competitiva, ha continuado avanzando en el desarrollo científico y tecnológico de la misión. [22]

Beneficios sociales de un sistema mejorado de observación del clima

Fig. 3. Longitud del conjunto de datos necesario para detectar tendencias de forzamiento radiativo de nubes de onda corta con un 95% de confianza. Con CLARREO transfiriendo su alta precisión a CERES a través de intercalibración de referencia, es posible que los científicos puedan comenzar a detectar la mayor tendencia de forzamiento radiativo de nubes de onda corta del modelo climático CMIP3 15 años después del inicio de la misión. Sin la precisión mejorada que ofrece CLARREO, se necesitaría el doble de tiempo (unos 30 años).

Después de la intercalibración con CLARREO ISS / Pathfinder y su nuevo objetivo de precisión relajado de 0.6% (k = 2) [12] a partir de 2020, las mediciones resultantes pueden detectar señales de cambio climático para el año 2039 (mueva la curva roja a año 20 o '2020', en lugar del punto de inicio 0 en la Fig.3). Sin embargo, dado que esto ocurrirá cerca de una década después del año 31 o '2031' en la Fig.3, que es la estimación de la NASA de cuándo CERES detectará tales tendencias sin la ayuda de CLARRE0 (línea discontinua gris), Pathfinder probablemente será mucho más reducido. beneficio para la ciencia del clima en comparación con el concepto original del 0,3% (k = 2) [23] en respuesta a la encuesta decenal de 2007 (con una fecha de lanzamiento de 2013 [24] ).

Referencias

  1. ^ a b Consejo Nacional de Investigación, Ciencias de la Tierra y aplicaciones desde el espacio: imperativos nacionales para la próxima década y más allá. Prensa de Academias Nacionales, Washington, DC, 426pp, 2007.
  2. ^ N. Fox et al., "Radiometría precisa desde el espacio: una herramienta esencial para los estudios climáticos", Phil. Trans. R. Soc. A., 369 págs. 4028–4063, 2011.
  3. ^ Wielicki et al., "Lograr la precisión absoluta del cambio climático", Bull. Amer. Meteorito. Soc., 1829 págs. 1519-1539, 2013.
  4. ^ LaRC, Denise Lineberry (6 de junio de 2013). "Las cuestiones presupuestarias retrasan la misión de las ciencias de la Tierra" .
  5. ^ "Resumen de la solicitud de presupuesto del presidente del año fiscal 2016" (PDF) . www.nasa.gov .
  6. ^ Atkinson, Joe (15 de septiembre de 2016). "CLARREO Pathfinder se somete a una revisión exitosa del concepto de misión" . NASA . Consultado el 19 de julio de 2017 .
  7. ^ Trump, Donald J. (13 de marzo de 2017). "America First-A Budget Blueprint to Make America Great Again" (PDF) . Oficina de Gerencia y Presupuesto . Obtenido el 19 de julio de 2017 , a través de Archivos Nacionales .
  8. ^ Voosen, Paul (28 de septiembre de 2018). "La misión climática de la NASA que Trump intentó matar avanza" . Ciencia . doi : 10.1126 / science.aav5703 . ISSN 0036-8075 . 
  9. ^ Equipo de definición de ciencia de CLARREO (21 de enero de 2011). "Visión general de la misión CLARREO 2011" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 15 de octubre de 2011 . Consultado el 18 de julio de 2012 .
  10. ^ "CLARREO" . clarreo.larc.nasa.gov . Archivado desde el original el 4 de octubre de 2008 . Consultado el 19 de julio de 2017 .
  11. ^ "Acerca de la misión CLARREO Pathfinder" . nasa.gov . NASA. C. 2016. Archivado desde el original el 21 de mayo de 2016 . Consultado el 16 de marzo de 2017 .
  12. ^ a b NASA.gov
  13. ^ NASA.gov
  14. ^ NASA.gov
  15. ^ a b Roithmayr, CM; Lukashin, C .; Speth, PW; Kopp, G .; Thome, K .; Wielicki, BA; Young, DF (octubre de 2014). "Enfoque CLARREO para la intercalibración de referencia de sensores solares reflejados: emparejamiento y muestreo de datos en órbita". Transacciones IEEE sobre geociencias y teledetección . 52 (10): 6762–6774. Código bibliográfico : 2014ITGRS..52.6762R . doi : 10.1109 / TGRS.2014.2302397 . hdl : 2060/20150019879 . ISSN 0196-2892 . 
  16. ^ Young, David F. (4 de mayo de 2016). "CLARREO_Science_Team_Report.pdf" (PDF) . Sitio web de la Misión CLARREO . Archivado desde el original (PDF) el 18 de noviembre de 2016 . Consultado el 19 de julio de 2017 .
  17. ^ M. Goldberg et al., "El sistema de intercalibración global basado en el espacio". Toro. Amer. Meteorito. Soc., 92, 467–475., 2011.
  18. ^ NASA.gov
  19. ^ Space News [ enlace muerto ]
  20. ^ "Accidente de satélite de la NASA complica la imagen de presupuesto de clima sombrío" . 9 de marzo de 2011.
  21. ^ Finneran, Michael (23 de noviembre de 2010). "CLARREO supera la primera gran prueba" . Centro de Investigación Langley.
  22. ^ Wielicki, Bruce A. (28 de octubre de 2014). "Wielicki_CLARREO SDT Meeting Intro 28 de octubre de 2014.pdf" (PDF) . Sitio web de la Misión CLARREO . Archivado desde el original (PDF) el 20 de diciembre de 2014 . Consultado el 19 de julio de 2017 .
  23. ^ [1]
  24. ^ http://lasp.colorado.edu/sorce/news/2008ScienceMeeting/doc/Session4/S4_08_Volz.pdf

enlaces externos

  • https://web.archive.org/web/20120301162617/http://clarreo.larc.nasa.gov/index.php
  • NASA.gov
  • NASA.gov
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