Ser til månen for bedre at måle klimaændringer på Jorden

Da den amerikanske astronaut Alfred Worden, som var kommandomodulpilot for Apollo 15-månemissionen i 1971, blev spurgt, hvad han følte på det tidspunkt, han svarede:"Nu ved jeg hvorfor jeg er her. Ikke for at se nærmere på månen, men at se tilbage på vores hjem, jorden."

Disse ord har en interessant parallel til det arbejde, der udføres i dag, som videnskabsmænd ser på Månen for at hjælpe med at få en nøjagtig forståelse af vejret og klimaet på Jorden.

Behov for nøjagtighed

EUMETSAT driver en flåde af meteorologiske og klimaovervågningssatellitter og -processer og formidler data og produkter fra de instrumenter, de bærer, til brugere såsom de nationale meteorologiske tjenester i dets medlemsstater, forskere og brugere af EU's flagskibsmiljøprogram, Copernicus.

Disse brugere kræver meget nøjagtige data.

EUMETSAT Remote Sensing Scientist med ansvar for kalibrering af synlige og nær-infrarøde bånd Dr. Sébastien Wagner sagde, at, i tilfælde af overvågning og påvisning af signaturerne på klimaændringer, små radiometriske signaler kan have store politiske konsekvenser. Til dette formål, det er afgørende, at satelliters instrumenter kalibreres med høj nøjagtighed - ideelt set inden for et par tiendedele af en procent.

Efterhånden som satelliternes indbyggede instrumenter nedbrydes over tid, reelle ændringer på jordens overflade skal skelnes fra ændringer i en sensors respons, sagde Wagner.

Hvorfor bruge Månen som et kalibreringsmål?

Funktioner, herunder Månens mangel på atmosfære og stabiliteten af ​​månens overflade, giver den en række fordele i forhold til at bruge steder på Jorden til at kalibrere instrumenter i rummet.

"Månen er et mål, der er ekstremt stabilt, og som du virkelig kan forudsige dens belysning for, " sagde Wagner. "Du kan modellere det signal, der vil komme fra Månen, og som giver dig mulighed for at overvåge, hvordan dine instrumenter nedbrydes med tiden."

Månens ændringer i lysstyrke er periodiske og forudsigelige, og det kan også observeres fra enhver jordbane, selvom nogle manøvrer kan være påkrævet af satellitter i lavt kredsløb om Jorden.

Imidlertid, at bruge Månen som et kalibreringsmål, en model er nødvendig for at forudsige dens lysstyrke under alle observationsforhold.

Månekalibreringsreferencen

For at udvikle en sådan model, kontinuerlige observationer af månens cyklus, under klare observationsforhold, og evnen til i tide at kontrollere kalibreringen af ​​teleskoper, der foretager observationer, er nødvendige.

United States Geological Survey (USGS) udviklede Robotic Lunar Observatory til at støtte NASAs jordobservationsmissioner, ved hjælp af to teleskoper med 32 spektralbånd i alt over en periode på omkring otte år. Denne USGS ROLO model er den nuværende standard for månekalibrering.

At tage endnu et skridt fremad mod at bruge en fælles og aftalt månekalibreringsreference baseret på USGS ROLO-modellen har været en international indsats.

I december 2014, EUMETSAT var vært for en workshop med deltagelse af 14 agenturer fra Europa, Amerika og Asien for at arbejde hen imod fælles implementering af modellen (den såkaldte GSICS Implementering af ROLO-modellen, eller GIRO), dele ekspertise, levere en valideret og sporbar version af modellen og, for første gang, generere et referencedatasæt til validering og sammenligninger, Global Space-Based Inter-Calibration System (GSICS) Lunar Observation Dataset (GLOD).

Data fra mindst 30 instrumenter fra europæisk, Amerikanske og asiatiske satellitter er blevet leveret til datasættet. Disse omfatter billedapparater, f.eks. EUMETSAT's Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI), som leverer data, der er afgørende for modeller, der nu kaster svære vejrbegivenheder, og instrumenter, der måler havets farve og aerosoler, blandt andre.

Selvom EUMETSAT har påtaget sig en stor rolle i projektet, holde det fremad og udvikle kildesoftwarekoden til GIRO og indsamle datasætene til GLOD, arbejdet har været en virkelig international teamindsats, sagde Wagner.

Sammen, de har udviklet GIRO, en aftalt international reference for månekalibrering, sporbar til USGS ROLO-modellen.

Fordelene i praksis

Wagner sagde, at en af ​​de store fordele ved denne internationale tilgang har været deling af data og forståelse af spørgsmålene vedrørende månekalibrering. Med alle partnere, der har en aftalt reference, niveauet af usikkerhed i forhold til data kan reduceres til meget lave niveauer.

I marts 2017, en stor milepæl i projektet blev nået, da EUMETSAT stillede kildekoden til GIRO og GLOD til rådighed for sine internationale partnere.

Analyse af de resulterende observationsdatasæt vil blive brugt til at forbedre månens bestrålingsmodel. Dette vil blive diskuteret på en opfølgende workshop, der afholdes i Xi'an, Kina i november 2017, som har til formål at imødekomme de stadig mere udfordrende kalibreringsbehov for den næste generation af satellitinstrumenter.