对北极微小云粒子形成的新见解
新奥尔松 (斯匹次卑尔根岛)。移动测量设备能够研究高层大气中的大气过程，而这些过程尚未被地面上的传统测量站记录下来。因此，机载飞行系统为研究北极气候变化的原因做出了重要贡献。最近几周，一支德国研究人员团队在斯匹次卑尔根岛上结合了两种方法：使用系留气球系统和无人机同时测量气象参数和微小气溶胶颗粒。已经观察到几种情况，这些新的形成过程发生在更高的高度，有时甚至发生在云层之间，因此地面站无法看到。例如，这些粒子可以影响云的形成，从而对气候变化产生影响。然而，北极变暖速度远远快于世界其他地区的原因仍不清楚。
近年来，北极地区日益成为气候研究的焦点，因为迄今为止观察到的气候变化对北极地区的影响远大于其他地区。其原因包括大气、海冰和海洋之间复杂的相互作用，难以量化和建模。为了提高我们对这些过程和相互作用的理解，需要进行更多的现场测量。目前只有少数连续测量站和船舶和飞机的移动测量站可以作为数据库，并提供分析和建模所需的参数。
2024 年 5 月中旬至 6 月中旬，德国布伦瑞克工业大学 (TU Braunschweig) 和莱比锡莱布尼茨对流层研究所 (TROPOS) 的科学家在斯匹次卑尔根岛的新奥勒松使用无人机系统和系留气球进行了测量。他们得到了阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹极地和海洋研究中心 (AWI) 的支持，后者还与位于新奥勒松的法德研究基地 AWIPEV 合作。该项目由德国研究基金会 (DFG) 资助，名为“基于北极小规模垂直和水平测量分布的气溶胶变化及其与环境条件的相互作用”(AIDA)，主要研究小规模空气运动与可由气体形成的微小空气气溶胶颗粒形成之间的关系。由于这些小颗粒可以不断生长，然后散射光并促进云的形成，因此它们在气候中发挥着重要作用。
该项目使用了 ALADINA 无人机和 BELUGA 气球系统。ALADINA(用于检测现场气溶胶的轻型飞机应用)是一种无人驾驶飞机系统 (UAS)，型号为“Carolo P360”，由布伦瑞克工业大学飞行制导研究所开发。它的翼展为 3.6 米，重 25 公斤，可携带高达 4.5 公斤的有效载荷。电池可使飞行时间长达 40 分钟，速度高达每小时 100 公里以上。无人驾驶研究飞机已经多次使用，包括在托尔高(萨克森州)附近的 TROPOS 测量站梅尔皮茨、BER 机场、西非贝宁和 2018 年的斯匹次卑尔根。这架飞机的特殊之处主要在于它配备了在 TROPOS 小型化的颗粒测量装置。
气球系统 BELUGA(用于低层大气剖析的气球模块化实用工具)由一个 90 立方米的系留气球(可携带高达 20 公斤的有效载荷)以及一些为此专门开发并可模块化使用的测量平台组成。BELUGA 已在北极的几次测量活动中使用：第一次是在 2017 年的 PASCAL Polarstern 巡航期间，最初观测了气象和湍流参数。作为 MOSAiC 漂移实验的一部分，该气球首次与新开发的气溶胶测量平台 CAMP(立方气溶胶测量平台)以及其他有效载荷结合使用，包括用于测量太阳辐射和在过滤器上收集颗粒以供日后分析。这些不同的平台随后被用于新奥勒松的测量活动，其中气球上升在不同的季节进行。
两种飞行系统首次联合进行测量活动
2024 年的测量活动是一系列北极研究的延续，这些研究已经分别使用两个系统进行。在 AIDA 项目的测量活动中，这两个系统首次结合在一起，以确定地形不均匀的 Kongjord 上最小气溶胶颗粒的三维分布。BELUGA 进行纯垂直剖面测量，而 ALADINA 能够同时分析水平变化。BELUGA 的优势在于它也可以用于云层，但地面风速最高限制为 5 米/秒。ALADINA 在目视飞行条件下飞行，但风速最高可达 15 米/秒。总共使用两个系统并行进行了 4 天的测量。此外，每个系统最多再进行 5 天的测量。由于这两个系统在测量条件方面有不同的限制，因此与单独使用任何一个系统相比，组合可以覆盖更多的测量天数。在斯匹次卑尔根活动期间，ALADINA 被部署了 9 个测量日。在 40 次飞行和 35 小时的飞行时间内，共获取了 136 个剖面图。BELUGA 系留气球被部署了 8 个飞行日，获取了 90 个剖面图。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！