オゾン

2月9日、NOAA-21衛星のオゾン測定装置が稼働を開始し、約1週間後には11月10日の衛星打ち上げ以来初となる全球画像を撮影した。 オゾン マッピングおよびプロファイラー スイート (OMPS) は、地球のオゾン層を監視し、大気中のオゾン層破壊化学物質の量が減少するにつれてその回復を追跡するために不可欠な 3 つのセンサーのセットで構成されています。

上の画像は、地球全体に分布する大気中の総オゾンを示しています。 オゾン濃度が高いのは北極近くに集中しており、これはこの時期の典型的な現象です。

上の画像 (図 2) は、観測機器の天底マッパーによって 2 月 17 日に撮影された全球の観測のモザイクを示しています。 最も高い放射輝度は、明るい雲の頂上に関連付けられます。 雲の反射率チャネルは、総オゾン濃度を推定するために使用される 5 つの主要なチャネルのうちの 1 つです。

同じ日に、NOAA-21 の OMPS は、1 年前に南太平洋で強力な噴火を開始し、水蒸気と二酸化硫黄を成層圏に噴出させた巨大なフンガトンガ海底火山から残留した火山エアロゾルも検出しました (図 3 を参照)。

OMPS はもともと、紫外線の有害な影響から人間や地球上の他の生命体を守る、大気中の高層オゾンを測定するために設計されました。

「目標は、長いタイムスケールにわたってオゾンを非常に正確に測定できるようにすることでした」と、NOAA の共同極衛星システム (JPSS) の OMPS 機器科学者であるグレン・ジャロス氏は述べています。 「私たちは、10 年間のタイムスケールでオゾンの変化を 1 パーセント以上測定できるようにしたいと考えています。」

時間の経過とともに、OMPS 機器の機能は、山火事からの煙、二酸化硫黄、火山灰などの他のエアロゾルを含むように拡張されました。

OMPS は、悪天候時の雲構造をキャプチャすることもできます。 上の 3 つの画像 (図 4) は、2023 年 2 月 18 日にインド洋の熱帯低気圧上で撮影されました。 左側の画像は NOAA-21 の OMPS 装置からのもので、右側の画像は NOAA-20 の OMPS からのものです。 雲の構造は、NOAA-20 やスオミ原子力発電所からのものと比較して、NOAA-21 衛星の OMPS からより明確に見えます。 これは最新の機器の空間分解能の向上によるものです。

NASA は 1970 年に宇宙からのオゾンの測定を開始しましたが、その少し前に科学者たちは、クロロフルオロカーボン (CFC) と呼ばれる有害な化学物質が大気中のオゾンの危険な破壊を引き起こすことを発見しました。 1980 年代半ばまでに、科学者たちは南極の成層圏にオゾンの穴を発見しました。 これらのガスを禁止する世界的な取り組みの結果、過去 30 年間にわたってオゾン レベルが安定しており、最近の測定ではオゾン レベルが上昇し始めていることが示されています。

NOAA-21の姉妹衛星であるNOAA共同極地衛星システムのNOAA-20とスオミNPPでも飛行するOMPS計器は、オーラ衛星に搭載された計器とともに、2022年9月7日から2022年10月13日までの間にそれを示した。 、南極のオゾンホールの平均面積は890万平方マイルに達し、面積は昨年よりわずかに小さくなり、縮小傾向が続いています。

JPSSのOMPS機器マネージャーであるナタリー・チャンパ氏によると、先週、エンジニアはOMPSにコマンドを送信し、天底センサーと四肢センサーのドアを開ける機構に指示したという。 これにより、機器はデータの収集を開始できるようになりました。

OMPS は、大気からのいわゆる「後方散乱」光を検出します。 それは大気または地球の表面で反射する太陽光です。 OMPS は、太陽を見て直接の太陽信号を測定し、次に地球に目を向けて反射して戻ってくる信号の割合を測定することによってこれを行います。

ジャロス氏は、地球をミラーボールを照らすレーザーのようなものだと考えてください。 太陽はレーザーのようなもので、すべての輝きは地球から反射された光です。 「そしてOMPSはそこに座っていて、すべての光を拾っています。」

OMPS は、Nadir Mapper を使用して地球上の総オゾンをマッピングすることと、Nadir Profiler と Limb Profiler を使用して大気を垂直に調査してさまざまな高度で正確な測定値を収集することにより、大気中のオゾンを 2 つの方法で測定します。 NOAA が運用するこのスイートの天底計器 (NM) は地球の真下を指し、NASA が運用する四肢計器 (LP) は斜めから測定します。 そして、NOAA-21 のこの最新バージョンにはいくつかの改良が加えられています。

NOAA-21 の OMPS マッピング機器の空間解像度が向上しました。 Suomi-NPP 衛星の天底の設置面積は約 30 × 30 マイルでしたが、NOAA-21 OMPS の解像度は約 6 × 6 マイルになりました。 最新の機器は、スモッグの主成分である地上オゾンの前駆体である二酸化窒素を測定する機能も備えています。 これを、人間やその他の生命を紫外線から守る大気中の高層層の成層圏オゾンと混同しないでください。

「これらの大気中の種を定量化することは、オゾン層とその気候変動との相互作用の監視、航空交通の安全のための火山性二酸化硫黄と火山灰の追跡、一般的な大気質の健康評価のための汚染源と汚染レベルの特定など、さまざまな理由から重要です。」 JPSS プログラムサイエンティストのサティア・カルリ氏は次のように述べています。

NOAA と NASA は共同で、共同極地衛星システム プログラムのすべての衛星の開発、打ち上げ、試験、運用を監督しています。 NOAA は、プログラム、運営、データ製品に資金を提供し、管理します。 NASA は NOAA に代わって、機器、宇宙船、地上システムを開発および構築し、NOAA が運用する衛星を打ち上げます。