Bis, Up and Away: Forschung Ballons nehmen in der Antarktis Himmel

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Wie das Salz in der Suppe unbemerkt Recherche-Tools oft relativ, es sei denn fehlt. Fehlt das richtige Werkzeug kann weniger wirkungsvolle wissenschaftlichen Ergebnissen führen, die möglicherweise schwieriger zu erreichen sind. Wenn Werkzeuge gut funktionieren, größerer Möglichkeit besteht seit Entdeckung, und in einigen Fällen kann das richtige Werkzeug neue oder unerwartete Ergebnisse bieten.

Wenn die jüngsten Concordiasi-Projekt ins Leben gerufen von der McMurdo-Forschungsstation in der Antarktis, Driftsonde — große, Ballon-basierte Sonden – Technologie vorgesehenen entspricht nicht nur das Salz für die Suppe, aber das Gemüse, Protein und Brühe Météo-France und Nationalfonds finanzierten Feldzug.

Driften Forschungsstationen

Das Driftsonde-System wurde entwickelt von einem Team von mechanischen, elektrischen und Software Ingenieure in der National Science Foundation unterstützt National Center for Atmospheric Research Earth Observing Laboratory bieten eine kostengünstige Möglichkeit der sofortigen Messungen durch eine Spalte der Atmosphäre. Es sieht in etwa wie ein riesiger Ballon Wetter – mit übergroßen Beobachtung Fähigkeiten. Ins Leben gerufen, aus dem Boden und in der Lage, empor bis zu mehreren Monaten bleiben, stellen Driftsonde Systeme Concordiasi Forscher mit einer anspruchsvollen Suite von Tools zur Verfügung.

Ausgestattet mit Sensoren, genannt Dropsonden, die aus dem Handwerk ablegen, sammeln die Driftsondes atmosphärischen Detailinformationen einschließlich atmosphärische Eigenschaften wie Wind, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck.

Aus der Ferne über eine Web-basierte Schnittstelle bedient, das Systemdesign erlaubt Forschern, Überwachung und Steuerung Dropsonden über das Internet von überall auf der Welt. Dies erwies sich als hilfreich, da das Concordiasi-Projekt laufen 24 Stunden am Tag und 7 Tage pro Woche als Betreiber in Boulder, Colorado, und Frankreich Aufgaben am Anfang und am Ende jeden Tag wechseln würde.

Eine ständig verbundene Fähigkeit erlaubt auch Dropsonde Version an den gewünschten Punkten entlang der Flugbahn des Driftsonde, wie abgelegenen geographischen Gebieten und während signifikantes Wetter Veranstaltungen auftreten.

Eingehende dropsonde

Als Schwerpunkt für die Concordiasi die Erde beobachten Labor (EOL) Team arbeitete eng mit Météo-France um sicherzustellen, dass einige Dropsonde-Versionen mit Satelliten-Überführungen, so dass Validierung der Fernerkundungsdaten zusammenfiel.

"Wir haben auch ein Auge auf Bereiche, die atmosphärische Modelle angegeben waren empfindlich auf neue Daten also, wenn etwas besonders interessantes stattfand oder bevorsteht, atmosphärisch, ein Dropsonde gestartet werden konnte," sagte Steve Cohn, Manager von EOL In-Situ-Sensing-Anlage. "Das Team arbeitete eng mit antarktischen Modellierer und Meteorologen, solche Ereignisse zu identifizieren."

Die Concordiasi Driftsondes wurden errichtet und bereitgestellt vom National Center for Atmospheric Research und geflogen auf Super-Druck-Ballons, die von dem französischen Centre National d ' Etudes Spaciales betrieben. Das Projekt war Teil der International Polar Year Forschungsbemühungen, mit startet im September und Oktober des Jahres 2010, blieben einige der Driftsondes empor in den Dezember hinein.

Internationales Projekt

Météo-France eingeleitet und führte das Concordiasi-Projekt, das eine Kombination von "Concordia" für Frankreichs Concordia Forschungsstation befindet sich auf dem antarktischen Plateau und der "Iasi" für das Infrarot-Atmospheric Sounding Interferometer Sat-Instrument ist. Das Interferometer ist ein zentrales Element der Europäischen polar umkreisen Wettersatelliten MetOp Serie.

Ein Beispiel dafür, wie das Projekt geholfen Satelliten gesammelten Informationen zu überprüfen ist die Analyse der Daten der Ausstrahlung. Polar-umkreisenden Satelliten über der Antarktis sammeln Informationen über die Ausstrahlung – Momentaufnahmen der Strahlung aus der Erde der Oberfläche oder unteren Atmosphäre, die Temperaturdaten, Einblicke auf die Oberfläche-Level und atmosphärische Prozesse übersetzt werden kann. Satelliten-Sensor Präzision variiert jedoch, die kann die Ausgabe von Wetter und Klima-Modellen mit den daraus resultierenden Temperaturdaten auswirken. Validierung der Daten ist zwingend notwendig, so Dropsonde Messungen der Temperatur dazu beitragen werden, dieses Ziel zu erreichen.

Ebenso ist wichtig, Concordiasi Wissenschaftler bemühen, besser zu verstehen, stratosphärischen Wolken und damit verbundene kleine physikalische Prozesse. In besten Zeiten lernen über Wolkenbildung und Zerstreuung und die atmosphärischen Eigenschaften, die die Cloud Dynamik nuanciert, aber in großer Höhe und in einem der entlegensten Gebiete der Erde notwendigen Datenerfassung wird sogar eher ein Problem.

Erhebung von Daten

Während Concordiasi gesammelten Daten verbessert auch das Verständnis der Prozesse, die Ozon-Loch Bildung jedes Frühjahr in der südlichen Hemisphäre zu fahren. Zu diesem Zweck flog das Herbstprogramm 2010 Concordiasi 13 Driftsondes von McMurdo, die wichtigsten US-Forschungsbasis in der Antarktis. Ausgestattet mit mehr als 52 Miniatur Dropsonden, übertragen der Driftsondes atmosphärischen Detailinformationen über Satellit zu einer bodengestützten Station in Echtzeit.

Während solche Fähigkeit konventioneller mag, zuverlässige Echtzeit-Satelliten-Datenübertragung erst in jüngster Zeit tragfähige weltweit geworden. Obwohl das Driftsonde-System für das Afrikanische Monsun multidisziplinäre Analysen-Projekt im Jahr 2006 entwickelt wurde, bot Concordiasi eine Chance zur Verbesserung Remotevorgänge, Echtzeit-Daten-Download-Funktionen und die schnelle Uploads, die operative Wettermodelle zu ernähren. Das Team verbesserte sich auch Driftsonde-Technologie, um die Systeme empor über den Zeitraum von mehreren Monaten funktionieren können.

Während Concordiasi Akteuren vor Ort überprüft atmosphärische Daten bald nach Driftsonde Übermittlung, Laufdaten durch Qualitätskontrolle Verfahren vor dem Hochladen auf der globalen TK-Anlage. Der globale TK-Anlage ist eine Weltorganisation für Meteorologie, die Erhebung, Austausch und Verbreitung von Wetterbeobachtungen und Daten verbessert. Einmal wurden in das System Concordiasi Daten von Betriebsmodelle Forschungszentren auf der ganzen Welt verantwortlich für die Erstellung von Wettervorhersagen near-Real-Time verwendet.

Verständnis-Atmosphäre

639 Dropsonde Profile gesammelt während des Concoridiasi-Projekts bieten einen noch nie dagewesene räumliche Datensatz über der Antarktis. Sie bieten wertvolle Daten für zukünftige Atmosphärenforschung in dieser Region der Welt.

Einige Spin-off Entwicklungen profitierten von der Arbeit. Unter denen ist Wendetechnologie erstellt von EOL-Ingenieure für ein Dropsonde-System auf der NASA Global Hawk, einem unbemannten, die, wie die Driftsonde in stratosphärische Höhen fliegt, Daten zu sammeln, die sonst nicht zugänglich für Wissenschaftler.

Die Technologie ermöglicht auch Echtzeit-Dropsonde-Version und Download von Daten aus einer Bodenstation — Driftsonde Technologieentwicklung führte zu dieser Fähigkeit. Darüber hinaus entwickelte EOL eine miniaturisierte Dropsonde Technologie speziell für die Driftsondes; die kleineren Dropsonden werden für zukünftige Kampagnen auf bemannte Flugzeug nützlich. In Kürze, wird ein neues Dropsonde-System entwickelt für den Einsatz auf der Gulfstream V Forschung Flugzeug vom National Center for Atmospheric Research entwickelt. Das neue System wird GV Dropsonde startet automatisieren; derzeit startet eine Betreiber manuell die Dropsonden.

"Dieses Upgrade ist ein großer Schritt vorwärts," Cohnsaid. "Heute Sicherheit verlangt, dass während übermäßige Turbulenzen Betreiber auf ihren Plätzen auf der GV bleiben – das bedeutet die Sonden nicht starten. Automatisierung der Einführung bietet Wissenschaftlern und Mitarbeitern, die die System eine bessere Kontrolle über Dropsonden zu betreiben."

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter den Kulissen Archiv.