2024 年 9 月 4日

 

• DLR研究飛機HALO在佛得角完成了其迄今為止在航空和科學方面最艱鉅的任務的首次測量飛行。目的是驗證 EarthCARE 衛星任務。
• HALO 在 EarthCARE 衛星下進行精確測量飛行，以校準其儀器並改善地球觀測資料。
• 測量數據有助於更準確地了解和預測氣候事件和天氣動態。驗證飛行現在將在巴貝多繼續進行，並從 2024 年 11 月起在德國、歐洲和北極地區繼續進行。
• 重點：航空、地球觀測、氣候

 

德國航空航天中心 (DLR) 的 HALO 研究飛機已經在佛得角完成了迄今為止在飛行和科學方面最艱鉅的任務的第一階段。自 2024 年 8 月開始，HALO（高空遠程研究飛機）一直在赤道附近飛行，與地球觀測衛星 EarthCARE（地球雲氣溶膠和輻射）同步測量熱帶氣團和雲系統在不同高度的表現。 HALO 每次都準確地飛行在衛星下方，因此飛機和衛星的測量結果可以直接比較。研究飛機上的儀器使用與衛星相同的測量原理。來自空中的數據有助於校準衛星上的儀器並優化 EarthCARE 任務的數據分析。自任務開始以來，飛行團隊已成功完成了總共十次子飛行，使 HALO 直接與 EarthCARE 保持一致。因此，來自飛機和衛星的第一個測量數據已經在評估中。

 

更好地預測氣候和天氣事件

測量數據提供了有關雲如何形成、氣溶膠和太陽輻射有何影響、發生什麼相互作用以及它們如何影響地球能量平衡的資訊。歐洲-日本衛星 EarthCARE 於三個月前發射，將有助於更準確地了解和預測未來幾年的氣候事件和天氣動態。

HALO 現在正在參與衛星的調試，並從一開始就確保研究人員能夠以盡可能最佳的品質使用 EarthCARE 數據。該驗證任務由位於上普法芬霍芬的 DLR 大氣物理研究所牽頭，並與其他國家和國際研究機構合作進行，並由漢堡馬克斯·普朗克氣象研究所提供科學領導。

 

在混亂和實驗室條件之間

為了評估 EarthCARE 的重要性，DLR 研究飛機必須伴隨大氣中的各種情況。這些包括乾燥和潮濕的氣候區、高空氣層和低空氣層或富含氣溶膠顆粒的清潔氣團。例如，佛得角群島的條件非常複雜。幾個影響因素在大氣中相遇並提供了一個幾乎混亂的測量場。 「除了島嶼效應之外，空氣層部分還大量散佈著撒哈拉塵埃。此外，還有「非洲東風急流」等因素，這是一種季節性強風，對大西洋上空熱帶氣旋的發展有重大影響。由於靠近赤道，太陽輻射也很強烈，這是 EarthCARE 的另一個重點。 Silke Groß，來自 DLR 大氣物理研究所。

在佛得角薩爾島停留四個星期後，HALO 的下一站將於 2024 年 9 月 5 日至 9 月 30 日帶您前往巴貝多。在前往那裡的途中，德國航天中心的工作人員預計更西邊的大氣層幾乎是無塵的。有準實驗室條件；這是研究人員比較 EarthCARE 測量數據的理想場景。 HALO 總共為此任務配備了九台儀器，特別是多普勒雷達和光譜高解析度雷射雷達。所有測量飛行也會從 HALO 投放氣像下投式探空儀，以取得飛機下方整個大氣柱的風、濕度和溫度資料。

 

頂級性能飛機和機組人員

HALO 非常適合要求極高的飛行 - 這架前身為商務飛機的設備適合 EarthCARE，飛行高度可達 15.5 公里，飛行距離超過 8,000 公里。 HALO 與 EarthCARE 衛星一起持續測量關鍵現象，例如「熱帶輻合區」及其過渡區。這條長達數百公里的雲帶出現在赤道附近，影響熱帶和亞熱帶的雨季、亞洲和非洲的季風區以及氣候帶的邊界。

在準確的時間沿著衛星的飛行路徑飛行始終是一項挑戰。飛行員必須對空中飛行計畫的短期變化做出靈活反應。德國航太中心飛行實驗團隊也為飛行計畫貢獻了自己的專業知識：根據衛星的位置，他們計算出飛機的適當航向，然後由空中交通管制部門檢查，並根據飛行操作再次進行調整。

 

地面、水中和空中的參考資料

EarthCARE 的驗證是 HALO 迄今為止最具挑戰性和最廣泛的任務。計畫到今年底總共飛行 296 小時，每週最多執行 3 次任務。 DLR 團隊還提供了額外的驗證測量。例如，在佛得角為期四週的活動中，萊布尼茨對流層​​研究所進行了額外的地面測量，馬克斯普朗克氣象研究所進行了船舶測量，法國渦輪螺旋槳飛機 SAFIRE ATR-42 和挪威-羅馬尼亞團隊駕駛INCAS KingAir 渦輪螺旋槳飛機。在未來幾週內，巴貝多雲天文台將補充 HALO 測量。

9 月底，DLR 研究飛機將返回奧伯普法芬霍芬，從 11 月開始在溫帶地區的新大氣條件下測試 EarthCARE。飛越德國和歐洲飛往北極地區的航班將擴大測量範圍。透過這種方式，DLR 可確保 EarthCARE 任務能夠充分利用其資料潛力。

 

[照片]

(A) 儀器的準備

對於每次驗證飛行，科學家都會檢查 HALO 的測量儀器。在這裡您可以看到團隊如何準備輻射計並用氮氣沖洗。機身下方貨櫃內安裝了多種儀器，在起飛前經過精確校準。

(B) 撒哈拉沙塵的影響

撒哈拉沙塵對佛得角的強烈影響常常很明顯。圖片的上半部顯示了夕陽的光芒，但下面空氣層的微紅色來自撒哈拉沙漠的塵埃。塵埃層如此渾濁且廣闊，以至於完全覆蓋了地平線，正如從光環上看到的那樣。

(C) EarthCARE 的 HALO 飛行軌跡

為了進行比較測量，DLR 研究飛機 HALO 正好在 EarthCARE 衛星下方飛行。垂直向下的線對應於HALO和衛星的軌道，只需幾分鐘即可飛越。然後，HALO 也會測量目標圈內衛星軌道上的雲層。該影像顯示了 2024 年 8 月 13 日 HALO 在佛得角上空進行的九小時測量任務期間的飛行軌跡。

(D) 雲雷達：HALO-EarthCARE 串聯飛行期間的測量

對於 EarthCARE 驗證飛行，HALO 總共配備了九台儀器和額外的跌落探測器。這裡的 HALO 微波包 (HAMP) 數據顯示了穿過雲層的垂直剖面，以及來自雲雷達和相關輻射計的單獨測量數據。在頂行可以看到熱帶輻合帶的雲帶。紅色垂直線標示了 DLR 研究飛機在 EarthCARE 衛星下方飛行的確切時間。來自空中的數據有助於校準衛星上的儀器並優化 EarthCARE 任務的數據分析。

(E) 雲的形成

對於 EarthCARE 驗證飛行，HALO 總共配備了九台儀器和額外的跌落探測器。這裡的 HALO 微波包 (HAMP) 數據顯示了穿過雲層的垂直剖面，以及來自雲雷達和相關輻射計的單獨測量數據。在頂行可以看到熱帶輻合帶的雲帶。紅色垂直線標示了 DLR 研究飛機在 EarthCARE 衛星下方飛行的確切時間。來自空中的數據有助於校準衛星上的儀器並優化 EarthCARE 任務的數據分析。

(F) 佛得角薩爾上空的測量飛行

佛得角薩爾島地區上空的深層雲層這些層狀雲層形成於大約兩公里高度以下，並且不會向上生長。該圖像是在 DLR 研究飛機 HALO 上拍攝的，當時該飛機正在執行測量飛行以驗證 EarthCARE 地球觀測衛星。