CLARREO ( Observatorio de Radiancia Absoluta y Refractividad Climática ) es una misión de sondeo decenal de alta prioridad de la NASA , seleccionada originalmente como tal por el Consejo Nacional de Investigación en 2007. [1] La misión CLARREO tiene como objetivo proporcionar un laboratorio de metrología en órbita para cuantificar y atribuir con precisión el cambio climático de la Tierra (véase la Lista de satélites de investigación climática ). La misión también está diseñada para transferir su alta precisión a otros sensores espaciales. Serviría como un estándar de calibración de referencia en órbita, [2] haciendo que las tendencias climáticas sean evidentes en sus conjuntos de datos para 2055, dentro de un marco de tiempo de 30 años después de su lanzamiento planificado en la década de 2020. [3] Estas mediciones pueden continuar permitiendo la prueba, validación y mejora de la predicción del modelo climático.
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Debido a los recortes de financiación anunciados para el presupuesto de 2012, la misión CLARREO se redujo significativamente, mientras que los proyectos espaciales restantes se consideraron para llenar el vacío. [4] En la solicitud de presupuesto del año financiero 2016 del Presidente , se proporcionaron $ 76,9 millones a una misión CLARREO Pathfinder (CPF) más pequeña para demostrar tecnologías de medición esenciales de la misión CLARREO Tier 1 Decadal Survey. [5] Esa financiación potencialmente apoyará el vuelo del espectrómetro Reflected Solar (RS), que es una parte de la misión completa recomendada por Decadal Survey, alojada en la Estación Espacial Internacional (ISS) a partir de diciembre de 2023. [6] La administración Trump intentó sin éxito varias veces desfinanciar la misión. [7] [8]
A continuación se presenta el concepto de misión presentado en la Revisión del Concepto de Misión en noviembre de 2010. [9] En ese momento se concibió que CLARREO consistiría en cuatro observatorios en dos lanzamientos de doble manifestación en vehículos Minotaur IV+ .
Se desarrollaron conceptos de misión alternativos para dar cabida a la reducción de la financiación disponible. Se determinó que una misión CLARREO en la Estación Espacial Internacional, que incluiría un espectrómetro RS y otro IR, proporcionaría el mejor valor científico al menor coste posible. Debido a la inclinación orbital de la ISS de 51,65 grados, las mediciones de CLARREO en la ISS no incluirían las regiones polares, lo que haría que la misión no pudiera seguir los puntos de referencia espectrales globales en comparación con la versión de la misión presentada en la Revisión del concepto de misión. [10]
En 2016, una misión Pathfinder para la misión CLARREO completa recibió financiación. "Los fondos asignados respaldan el vuelo de un espectrómetro de energía solar reflejada (RS), alojado en la Estación Espacial Internacional (ISS) en el marco temporal de 2020. ... La CPF es una misión de clase D con 1 año de operaciones en órbita y 1 año para el análisis de los datos adquiridos". La misión está diseñada para demostrar tecnologías de medición esenciales en órbita que se pueden utilizar para reducir el riesgo de una misión CLARREO completa. CLARREO Pathfinder tiene dos objetivos principales: demostrar una alta precisión en órbita trazable al Sistema Internacional de Unidades (SI) y transferir esa precisión a otros sensores espaciales. [11] El objetivo de umbral de Pathfinder en comparación con la misión CLARREO de referencia completa se relaja en un factor de dos del 0,15 % al 0,3 % (k = 1). [12]
Los sensores satelitales actuales no están diseñados para cumplir con los requisitos de precisión necesarios para la detección del cambio climático. Muchos sensores utilizados para mediciones climáticas fueron diseñados para satisfacer necesidades meteorológicas operativas y no están optimizados para el muestreo climático. Estos sensores, junto con instrumentos más antiguos diseñados para el clima, carecen de la capacidad a bordo para detectar errores sistemáticos en órbita. La misión CLARREO cumplirá estos objetivos mediante una cuidadosa consideración del diseño del instrumento, la trazabilidad de la calibración en todas las etapas de desarrollo y operación, con un muestreo espectral , espacial y temporal enfocado específicamente en la creación de registros climáticos. [14] Luego del desarrollo de nuevas metodologías de calibración cruzada [13] mucho más precisas que las logradas hoy, [15] CLARREO puede servir como un estándar en órbita para proporcionar intercalibración de referencia para misiones como el Sistema de Energía Radiante de la Tierra y las Nubes de banda ancha (CERES), sondas operacionales que incluyen la Sonda Infrarroja Cross-track (CrIS) y el Interferómetro de Sondeo Atmosférico Infrarrojo (IASI), y generadores de imágenes como el Conjunto de Radiómetros de Imágenes Infrarrojas Visibles (VIIRS) y el Radiómetro Avanzado de Muy Alta Resolución (AVHRR). [16]
El informe de la Encuesta Decenal del Consejo Nacional de Investigación (NRC) de 2007 , [1] "Ciencias de la Tierra y aplicaciones desde el espacio: imperativos nacionales para la próxima década y más allá", proporciona la base para la dirección futura del sistema de observación de la Tierra basado en el espacio de la NASA. Las misiones se clasificaron según el mérito científico, las contribuciones a los registros de observación a largo plazo, los beneficios sociales, la asequibilidad y la preparación tecnológica. Las cuatro misiones recomendadas para su implementación más temprana por la NASA se clasificaron como misiones de "nivel 1" e incluyeron CLARREO. La Encuesta Decenal del NRC concluyó que el problema más crítico para las observaciones actuales del cambio climático era su falta de precisión y baja confianza en la observación de las pequeñas señales del cambio climático en escalas de tiempo de décadas. Las observaciones de CLARREO del cambio climático en escalas decenales abordan este problema al lograr los niveles requeridos de precisión y trazabilidad a los estándares SI para un conjunto de observaciones sensibles a una amplia gama de observaciones clave del cambio climático.
Las recomendaciones de la Encuesta Decenal representan el aporte de la comunidad sobre la dirección futura de la ciencia de la Tierra basada en el espacio; por lo tanto, la NASA seguirá involucrando a la comunidad científica para refinar los requisitos de la misión durante la planificación de CLARREO.
CLARREO podría realizar observaciones de cambios decenales de gran precisión que sean trazables a los estándares del Sistema Internacional de Unidades (SI). Por ejemplo, en longitudes de onda solares, se pretende confirmar esto después del lanzamiento mediante la comparación de datos reales con simulaciones teóricas de la radiancia lunar/solar generadas dentro de un modelo de sensor de alta fidelidad, [17] aunque no está claro cómo un enfoque no experimental de este tipo garantizará la trazabilidad del SI. [ cita requerida ] Las observaciones de la Tierra realizadas por CLARREO tienen sensibilidad a los forzamientos, respuestas y retroalimentaciones radiativas climáticas más críticos pero menos comprendidos, como:
Después de la intercalibración con CLARREO ISS/Pathfinder y su objetivo de precisión recientemente relajado de 0,6% (k=2) [12] a partir de 2020, las mediciones resultantes pueden ser capaces de detectar señales de cambio climático para el año 2039 (mueva la curva roja al año 20 o '2020', en lugar del punto de inicio 0 en la Fig. 3). Sin embargo, dado que esto ocurrirá cerca de una década después del año 31 o '2031' en la Fig. 3, que es la estimación de la NASA de cuándo CERES detectará tales tendencias sin la ayuda de CLARRE0 (línea discontinua gris), Pathfinder probablemente será de mucho menor beneficio para la ciencia climática en comparación con el concepto original de 0,3% (k=2) [19] en respuesta a la encuesta decenal de 2007 (con una fecha de lanzamiento de 2013 [20] ).
CLARREO se recomendó originalmente como una misión conjunta de la NASA y la NOAA [21], en la que la NOAA contribuiría con las mediciones de la irradiancia solar total y espectral y los registros de datos climáticos del presupuesto energético de la Tierra mediante el uso del Sensor de Irradiancia Solar Total (TSIS) y los sensores del Sistema de Nubes y Energía Radiante de la Tierra (CERES). La parte de la NASA implicaba la medición de la radiación solar reflejada y la radiación infrarroja térmica con resolución espectral con una alta precisión absoluta. Sin embargo, los acontecimientos recientes han puesto en tela de juicio dichas asignaciones. [22]
Un equipo dirigido por el Centro de Investigación Langley de la NASA , con contribuciones de otros centros de la NASA, organizaciones gubernamentales, academia y la sede de la NASA, desarrolló un concepto de misión que pasó su Revisión de Concepto de Misión (MCR) el 17 de noviembre de 2010. [23] Aunque los recortes presupuestarios del año fiscal 2012 colocaron a la misión CLARREO completa en un estado extendido de pre-Fase A, un Equipo de Definición Científica de CLARREO, que ya había sido seleccionado competitivamente, ha continuado avanzando en el desarrollo científico y tecnológico de la misión. [24]
