Грузовик с датчиками и лазерами из Брукхейвенской национальной лаборатории ездит по городам, надеясь собрать ценные данные о том, как антропогенная городская среда подвержена влиянию потепления климата. В июле этого года во многих штатах США наблюдалось жаркое лето, причем в четырех штатах были зафиксированы самые высокие температуры за всю историю наблюдений.
Эта передвижная импровизированная лаборатория работает с прошлого года. Команда из Брукхейвенского центра многомасштабного прикладного зондирования использовала данные, собранные грузовиком в июне прошлого года на Манхэттене, чтобы понять, как солнечный свет влияет на воздушные потоки вокруг небоскребов, и как сами небоскребы играют роль в вентиляции загрязняющих веществ и тому подобного с городских улиц.
В обновленном пресс-релизе от июля этого года Брукхейвен сообщил, что грузовик проехал 1 700 миль от Аптона, Нью-Йорк, до Хьюстона, Техас, который является следующей остановкой команды.
Ученые знают, что в городах с их бетонными тротуарами и стальными зданиями, как правило, жарче, чем в сельской местности вокруг них. Движение воздуха, смешанное с неравномерным нагревом от солнца, ветра и отсутствия тени от деревьев, составляет основу науки, объясняющей феномен городского острова тепла. Города, по сути, превращаются в печи, поглощающие тепло.
"Каждый город имеет свою уникальную городскую среду", - сказала в пресс-релизе Катя Ламер, климатолог из Брукхейвенской национальной лаборатории и исследователь данного проекта. "В Нью-Йорке есть система метро, в которой воздух движется в подземные туннели и из них, и город прибрежный, поэтому он ощущает влияние морского бриза. В Хьюстоне, напротив, нет подземной системы метро и здания меньше. Поэтому у него должна быть другая структура городской атмосферы".
В этих городах дизайн помещений, а также геометрия зданий, окружающих помещение, могут влиять на воздушные потоки, делая так, что каждый район, каждая улица и даже каждый этаж внутри здания могут иметь свой собственный микроклимат.
"Для мониторинга ветра над уровнем земли исследовательская группа использовала сканирующий доплеровский лидар мобильной обсерватории - лазерную систему, которая может измерять движение частиц в воздухе", - пояснил Брукхейвен в пресс-релизе в конце июля. Данные, получаемые в режиме реального времени с камеры "рыбий глаз", направляли лидар".
Многие ученые, включая сотрудников НАСА, используют специальные виды лидарных технологий для изучения облаков и мелких частиц, таких как аэрозоли, в атмосфере. Доплеровские лидары, в частности, испускают короткие импульсы инфракрасного лазерного излучения в атмосферу. Когда свет попадает на аэрозоли, такие как пыль, вода, загрязняющие вещества, небольшая его часть рассеивается обратно на приемник, который затем регистрирует точки данных. Лидар ранее использовался для наблюдения за лесным дымом и загрязнением; некоторые его версии также используются в самоуправляемых автомобилях.
Помимо лидара, грузовик оснащен приборами, которые могут измерять температуру воздуха, качество воздуха, влажность и многое другое. Кроме того, он укомплектован 32 гелиевыми шарами с атмосферными датчиками.
"Обычно мы запускаем гигантские метеорологические шары на открытых полях для измерения температуры и влажности на высоте до 24 миль в небе. В городах нет достаточного пространства, чтобы гигантские шары могли подняться, не задевая препятствий, и они могут подняться через судоходное воздушное пространство и нарушить воздушное движение", - сказал Ламер. "Вместо этого мы попытались использовать миниатюрные приборы, которые могут быть подняты воздушными шарами для вечеринок, которые не летают так высоко, как метеорологические шары, но летают достаточно высоко, чтобы собирать данные в той области атмосферы, которая больше всего влияет на людей".
Эти воздушные шары могут собирать информацию о таких параметрах, как влажность, температура и ветер, когда они поднимаются вверх, и передавать эти данные исследователям, находящимся на земле.
Сбор более подробной информации об изменениях микроклимата от района к району или даже от улицы к улице очень важен. Это может дать правительственным учреждениям информацию о том, какие районы больше всего пострадают от повышения температуры, и указать на места, нуждающиеся в методах смягчения последствий, таких как зеленые насаждения, или в дополнительной поддержке инфраструктуры и энергетики. (Транспортная инфраструктура Лондона, например, прогибается под недавней тепловой волной, а газета The Washington Post даже создала фальшивый мегаполис, чтобы проиллюстрировать, как экстремальные температуры могут нанести ущерб городам).
Составление карты микроклимата городов также может помочь ученым понять, как городские острова тепла влияют на погоду вокруг них - например, собирающаяся, поднимающаяся влага может в конечном итоге превратиться в дождь - что, в свою очередь, может улучшить глобальные модели прогнозирования климата.
Хотя этот специальный грузовик с лазерными датчиками является единственным в своем роде, Ламер рассказала Wired, что, по ее мнению, компоненты мобильной лаборатории могут быть установлены на городские автобусы, чтобы собирать еще более широкий спектр данных и покрывать большую территорию.
Смотрите проект в действии ниже: