EarthCARE؛ یک سال داده اقلیم

ماهواره EarthCARE به دانشمندان کمک می‌کند تا رمز و راز ابرها و ذرات معلق در هوا (آئروسل‌ها) را که سال‌ها فهم ما از تعادل انرژی زمین را به چالش کشیده‌اند، کشف کنند EarthCARE (کاوشگر ابر، آئروسل و تابش زمین) پروژه‌ای مشترک بین سازمان فضایی اروپا (ESA) و سازمان اکتشافات هوافضای ژاپن (JAXA) است. این ماهواره که به نام هاکوریو یا «اژدهای سفید» معروف است، بیش از دو دهه برای ساخت آن زمان صرف شده است.

چهار ابزار، یک مأموریت

راه‌اندازی چهار ابزار پیشرفته روی یک ماهواره کار ساده‌ای نیست. اولین ابزار، رادار پروفایل‌سنج ابر (CPR) است که توسط JAXA توسعه یافته و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا از فضا داخل ابرها را ببینند و دینامیک داخلی آنها را برای اولین بار به صورت مستقیم بررسی کنند ابزار بعدی، رادیومتر پهن‌باند (BBR) است که برای تحلیل بودجه انرژی زمین طراحی شده است. سپس تصویربردار چندطیفی (MSI) برای فراهم کردن زمینه‌ای دقیق از ابرها و لیدار جوّی (ATLID) که ذرات از مه‌دریایی دریا تا بالای ابرها را ردیابی می‌کند، روی ماهواره نصب شدند.

در عرض چند ماه، تمام این ابزارها هماهنگ کار کردند و به کمک هم اندازه گرفتند که چگونه ابرها و آئروسل‌ها جوّ زمین را گرم یا خنک می‌کنند  اطلاعات حیاتی برای بهبود پیش‌بینی‌های هوا و مدل‌های اقلیمی موفقیت EarthCARE تنها به فناوری آن محدود نمی‌شود؛ همکاری بین‌المللی گسترده‌ای پشت آن بوده است. ESA و JAXA با 16 سازمان از 9 کشور مختلف همکاری کردند.

خوشه داده، نوآوری و علوم EarthCARE (DISC) داده‌ها را پردازش می‌کند و محصولات مفیدی برای دانشمندان و پیش‌بینی‌کنندگان هواشناسی فراهم می‌آورد صدها محقق در کالیبراسیون و اعتبارسنجی داده‌ها شرکت کردند، از قطب شمال گرفته تا کابو ورد و حتی سفر دریایی در اقیانوس اطلس برای اطمینان از دقت داده‌ها در دومین کارگاه کالیبراسیون و اعتبارسنجی ESA-JAXA در مارس 2025، نتایج اولیه امیدبخشی به اشتراک گذاشته شد که نشان می‌داد تلاش‌ها به ثمر نشسته است.

سال اول EarthCARE در فضا و تحول در پیش‌بینی‌های هواشناسی

ماهواره EarthCARE در ارتفاع حدود 400 کیلومتری زمین به دور آن می‌چرخد. این ارتفاع کم باعث می‌شود به تدریج بر اثر شرایط فضایی، مقاومت جوّ و جاذبه به سمت زمین کشیده شود با وجود اینکه مأموریت اولیه سه سال برنامه‌ریزی شده بود، امید است که به دلیل فعالیت‌های خورشیدی و تأییدهای لازم، مدت بیشتری دوام بیاورد.

حتی در سال اول، EarthCARE تأثیر واقعی گذاشته است. در ژانویه 2025، داده‌های سطح 1 عمومی شد و تا بهار، داده‌های سطح 2 منتشر شدند که 26 محصول از 33 محصول قابل استفاده برای دانشمندان در عرض 10 ماه بود پیش‌بینی‌کنندگان هوا به سرعت داده‌های EarthCARE را وارد مدل‌های هواشناسی کردند تا خطاها کاهش یافته و دقت پیش‌بینی‌ها افزایش یابد. طبق گزارش شریک DISC، مرکز اروپایی پیش‌بینی‌های میان‌مدت (ECMWF)، نتایج اولیه بسیار امیدوارکننده است.

EarthCARE دقت پیش‌بینی مکان ابرها، حرکت‌های همرفتی میانه‌سطح، میزان ابرها و موقعیت جبهه‌های بسته را بهبود داده است علاوه بر این، داده‌های این ماهواره به دنبال کردن دود آتش‌سوزی‌های جنگلی کمک کرده و دقیق‌ترین پیش‌بینی‌های کیفیت هوا را ارائه داده است. ECMWF قصد دارد داده‌های EarthCARE را در پیش‌بینی‌های عملیاتی خود ادغام کند، همان‌طور که در مورد ماهواره Aeolus انجام شد دانشمندان در سراسر جهان نیز از اندازه‌گیری‌های منحصر به فرد EarthCARE برای کشف فرآیندهای جوی استفاده می‌کنند.

EarthCARE ابرهای قطبی را ثبت کرد

به محض در دسترس قرار گرفتن داده‌های سطح 1، دانشمندان به مشاهده ابرهای استراتوسفریک قطبی (PSC) زیبا و نادر جذب شدند این ابرهای بلندمرتبه در آسمان قطبی با رنگ‌های رنگین‌کمانی درخشان ظاهر می‌شوند. EarthCARE یک نوار گسترده از ابرهای نوع دوم PSC را ثبت کرد که حدود 3000 کیلومتر از لتونی تا گرینلند کشیده شده بود و در ارتفاع 20 تا 30 کیلومتری شناور بود.

اگرچه چنین ابرهایی بیشتر در قطب جنوب دیده می‌شوند، این رویداد فرصتی برای مقایسه رفتار ابرها بین دو قطب فراهم کرد در دومین کارگاه کالیبراسیون و اعتبارسنجی، EarthCARE همچنین آئروسل‌های سولفاتی را پس از فوران آتشفشان در استراتوسفر ثبت کرد که برای درک بهتر تأثیر این ذرات بر اقلیم حیاتی است.

تابش انرژی زمین زیر ذره‌بین

مطالعات اخیر نشان می‌دهند عدم تعادل انرژی زمین با سرعتی دو برابر پیش‌بینی‌ها افزایش یافته است. ماهواره‌هایی مثل EarthCARE نقش مهمی در پایش این روند هشداردهنده دارند رادیومتر پهن‌باند (BBR) نقش مهمی ایفا می‌کند. این ابزار با دقت بالا نور خورشید بازتاب شده و حرارت ساطع شده از زمین را در سه زاویه اندازه می‌گیرد که به تخمین دقیق میزان انرژی بازتاب شده و ساطع شده کمک می‌کند.

این اندازه‌گیری‌ها به ارزیابی مدل‌های انتقال تابش کمک می‌کند، که فرآیند حرکت انرژی الکترومغناطیسی در جو را دنبال می‌کنند. تاکنون داده‌های حرارتی BBR با دقت حدود 10 وات بر متر مربع با پیش‌بینی‌های مدل‌ها همخوانی داشته‌اند مثالی از دقت این داده‌ها، ثبت سیستم طوفان شدید در شبه‌جزیره ایبری در 11 مارس 2025 بود. تیم DISC با داده‌های BBR و MSI این رویداد را با جزئیات بی‌سابقه رصد کردند این مشاهدات دقیق به دانشمندان کمک می‌کند تا داده‌های تابشی را با ساختارهای ابر و آئروسل پیوند زده و تصویر واضح‌تری از تأثیر آنها بر تعادل انرژی زمین ارائه دهند.

EarthCARE حشرات و فیتوپلانکتون‌ها را از فضا شناسایی کرد

اگرچه EarthCARE برای مطالعه ابرها و آئروسل‌ها طراحی شده بود، اما توانست چیزهای بیشتری هم کشف کند. در مارس 2025، این ماهواره توده‌ای از حشرات به طول 500 کیلومتر را بر فراز شمال هند مشاهده کرد در ابتدا رادار CPR این پدیده را به اشتباه به عنوان باران ریزدانه‌ای طبقه‌بندی کرد، اما بررسی بیشتر توسط ATLID و MSI نشان داد که ابر وجود ندارد.

رادار CPR نسبت به اجسام هم‌سایز قطره‌های باران حساس است، اما دانشمندان فهمیدند که می‌تواند توده‌های بزرگ حشرات معلق در جو را هم تشخیص دهد. بر خلاف قطرات ابر، این حشرات سیگنال لیدار ATLID را بازتاب نمی‌دهند که راهی برای تمایز آنها فراهم می‌کند رادارهای زمینی قبلاً حشرات و پرندگان را دیده‌اند، اما EarthCARE یکی از اولین مأموریت‌های فضایی است که به صورت منظم توده‌های حشرات را شناسایی می‌کند. دانشمندان مشتاقند درباره گونه‌های مشاهده شده و تغییر الگوهای آنها در طول فصول بیشتر بدانند.

لیدار EarthCARE همچنین برای مطالعه فیتوپلانکتون‌های اقیانوس امیدوارکننده است. کانال ریلی آن نور پراکنده شده از زیر سطح دریا را شناسایی می‌کند کلروفیل-آ، رنگدانه‌ای در فیتوپلانکتون‌ها، نور فرابنفش را در همان طول موجی که EarthCARE استفاده می‌کند جذب می‌کند، که باعث کاهش سیگنال ریلی می‌شود. مناطق غنی از فیتوپلانکتون سیگنال کمتری دارند که روش جدیدی برای پایش اکوسیستم‌های دریایی از فضا فراهم می‌آورد.

بیشتر بدانیم: فضایپیمای ناسا آب ماه را نقشه‌برداری می‌کند

لینک منبع: earth