Una visualización de las mediciones de AIRS del vapor de agua en una tormenta cerca del sur de California. Los mapas 3D de la atmósfera de AIRS mejoran los pronósticos meteorológicos en todo el mundo. Crédito:NASA
Las previsiones meteorológicas precisas salvan vidas. Instrumento de sonda infrarroja atmosférica (AIRS) de la NASA, lanzado en esta fecha hace 15 años en el satélite Aqua de la NASA, Aumentó significativamente la precisión del pronóstico del tiempo en un par de años al proporcionar extraordinarios mapas tridimensionales de nubes, la temperatura del aire y el vapor de agua a lo largo de la capa de meteorización de la atmósfera. Quince años después AIRS sigue siendo un activo valioso para los pronosticadores de todo el mundo, enviando 7 mil millones de observaciones a los centros de pronóstico todos los días.
Además de contribuir a mejores pronósticos, AIRS mapea los gases de efecto invernadero, rastrea las emisiones volcánicas y el humo de los incendios forestales, mide compuestos nocivos como el amoníaco, e indica regiones que pueden estar encaminadas a una sequía. ¿Se ha estado preguntando cómo se está curando el agujero de ozono sobre la Antártida? AIRS también observa eso.
Estos beneficios se deben a que AIRS ve muchas más longitudes de onda de radiación infrarroja en la atmósfera. y realiza muchas más observaciones por día, que los sistemas de observación que estaban disponibles anteriormente. Antes del lanzamiento de AIRS, Los globos meteorológicos proporcionaron las observaciones meteorológicas más significativas. Los instrumentos de satélite infrarrojos anteriores observaron utilizando alrededor de dos docenas de "canales" amplios que promediaban muchas longitudes de onda juntas. Esto redujo su capacidad para detectar estructuras verticales importantes. Los globos meteorológicos tradicionales producen solo unos pocos miles de sondeos (perfiles verticales atmosféricos) de temperatura y vapor de agua al día, casi en su totalidad por tierra. AIRS observa 100 veces más longitudes de onda que los instrumentos anteriores y produce cerca de 3 millones de sondeos al día. cubriendo el 85 por ciento del mundo.
AIRS observa 2, 378 longitudes de onda de radiación de calor en el aire debajo del satélite. "Tener más longitudes de onda nos permite obtener una estructura vertical más fina, y eso nos da una imagen mucho más nítida de la atmósfera, "explicó el científico del proyecto AIRS Eric Fetzer del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. El clima ocurre en la troposfera, De 7 a 12 millas de altura (de 11 a 19 kilómetros). La mayor parte de la radiación infrarroja observada por AIRS también se origina en la troposfera.
AIRS fue ampliamente reconocido como un gran avance muy rápidamente. Solo tres años después de su lanzamiento, El ex administrador de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), Conrad Lautenbacher, dijo que AIRS proporcionó "el aumento más significativo en la mejora del pronóstico [en nuestro tiempo] de cualquier instrumento individual".
Al principio
AIRS fue una creación del científico de la NASA Moustafa Chahine. En los años 1960, Chahine y sus colegas concibieron por primera vez la idea de mejorar el pronóstico del tiempo mediante el uso de un instrumento hiperespectral, uno que divide la radiación infrarroja y visible en cientos o miles de bandas de longitud de onda. Pilotó algunos prototipos experimentales ya en la década de 1970, pero AIRS no se materializó hasta que los avances en miniaturización hicieron posible construir un instrumento con la capacidad necesaria que no fuera demasiado pesado y voluminoso para lanzar. Chahine, que murió en 2011, se convirtió en el primer líder del equipo científico AIRS.
El instrumento fue construido por BAE Systems, ahora ubicado en Nashua, Nueva Hampshire, bajo la dirección de JPL. Es uno de los seis instrumentos que vuelan en el satélite Aqua en la constelación de satélites A-Train. Con una vida de misión planificada de cinco años, sigue siendo fuerte a los 15 y se espera que dure hasta que Aqua se quede sin combustible en 2022.
El valor de AIRS para la predicción meteorológica se cuantificó en varios experimentos realizados por centros de predicción de todo el mundo. En particular, el Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Medio Plazo (ECMWF) ha investigado en detalle el impacto en las previsiones de diferentes sistemas de observación. "Los estudios del ECMWF han demostrado que, en muchas circunstancias, AIRS es responsable de reducir los errores de pronóstico en más del 10 por ciento. Esta es la mejora de pronóstico más grande de cualquier instrumento satelital individual de la década de 2000, "dijo Joao Teixeira de JPL, el líder del equipo científico de AIRS.
Ver más que el clima
Los científicos siempre supieron que las mediciones de AIRS contenían información más allá de la que necesitan los meteorólogos para pronosticar el tiempo. Las longitudes de onda espectrales que ve incluyen partes del espectro electromagnético que son importantes para estudiar el clima. El dióxido de carbono y otros gases traza atmosféricos dejan sus firmas en las mediciones. Chahine comentó más tarde:"Toda la información está en los espectros. Solo teníamos que averiguar cómo extraerla".
A mediados y finales de la década de 2000, el equipo del proyecto AIRS se enfocó en ese desafío. En 2008, bajo el liderazgo de Chahine, publicaron los primeros mapas satelitales mundiales de dióxido de carbono en la troposfera media. Estas mediciones mostraron por primera vez que el gas de efecto invernadero más importante producido por el hombre no se mezcló uniformemente en toda la atmósfera global. como habían pensado los investigadores, pero varió hasta en un 1 por ciento (2 a 4 moléculas de dióxido de carbono por cada millón de moléculas de la atmósfera).
Desde entonces, cada vez se extrae más información de los espectros AIRS. El equipo ahora también produce conjuntos de datos para el metano, monóxido de carbono, ozono, dióxido de azufre y polvo, una influencia importante en la cantidad de radiación que llega a la Tierra desde el sol y la cantidad que se escapa de la Tierra al espacio. Los investigadores han utilizado estos nuevos conjuntos de datos, y también la temperatura AIRS original, conjuntos de datos de agua y nubes, por muchos descubrimientos. Para nombrar algunos hallazgos recientes:
El legado de AIRS
Debido a su rotundo éxito, AIRS ya no es único. "La misión ha demostrado un enfoque de medición que será utilizado por las agencias operativas en el futuro previsible, ", dijo el gerente de proyectos de AIRS, Tom Pagano, de JPL. Ya, Hay otras tres sondas hiperespectrales en órbita:la Sonda Infrarroja Cross-track (CrIS) en la Asociación Nacional de Orbitación Polar Suomi de NASA / NOAA (Suomi-NPP), y dos instrumentos de interferómetro de sondeo atmosférico infrarrojo (IASI) en los satélites Metop-A y -B de EUMETSAT. Se planea lanzar sirenas adicionales en la década de 2030.
Juntos, Estos instrumentos hiperespectrales crearán un registro de mediciones altamente precisas de nuestra atmósfera que durarán muchas décadas. Eso agregará un beneficio más al legado de AIRS:el potencial para mejorar la comprensión del clima de hoy y del futuro.
