موبيت

جهاز MOPITT ( قياسات التلوث في طبقة التروبوسفير ) هو أداة فلكية مستمرة مثبتة على متن قمر تيرا التابع لوكالة ناسا ، ويقيس مستويات أول أكسيد الكربون في طبقة التروبوسفير العالمية . وهو جزء من نظام مراقبة الأرض التابع لناسا ، وبالتكامل مع أجهزة الاستشعار عن بُعد الأخرى الموجودة على متن قمر تيرا، يرصد القمر بيئة الأرض والتغيرات المناخية. بعد تصنيعه في كندا، أُطلق جهاز MOPITT إلى مدار الأرض عام 1999، ويستخدم تقنية مطيافية ارتباط الغازات لقياس وجود غازات مختلفة في طبقة التروبوسفير. تتم العمليات الأساسية في نظامه البصري المكون من منصتين بصريتين تحملان الجزء الأكبر من الجهاز. تُمكّن نتائج جهاز MOPITT العلماء من فهم تأثيرات أول أكسيد الكربون على نطاق عالمي بشكل أفضل، وقد أُجريت دراسات عديدة استنادًا إلى قياسات هذا الجهاز. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
خلفية
أسس المجلس الوطني للبحوث في كندا مشروع MOPITT بعد اقتراحه الأولي عام 1989. وبعد إنشاء وكالة الفضاء الكندية (CSA) ، انضم MOPITT إلى الوكالة حيث تلقى دعمًا ماليًا من قسم علوم الفضاء التابع لها. أُطلق بنجاح من قاعدة فاندنبرغ الجوية في 18 ديسمبر 1999، وبدأ القياسات العلمية في مارس 2000. قبل ذلك، كانت مجموعة البيانات العالمية الوحيدة المتاحة لأول أكسيد الكربون هي تلك التي قاسها جهاز MAPS الموجود على متن مكوك الفضاء. يُعد MOPITT أول أداة لقياس التركيزات العالمية لأول أكسيد الكربون وتغيراتها. وهو جزء من سلسلة مكونة من خمس حمولات على متن القمر الصناعي Terra الذي يرصد التغيرات البيئية العالمية: [ 1 ] [ 4 ]
- ASTER (مقياس الإشعاع الحراري والانعكاسي الفضائي المتقدم)
- سيريس (السحب ونظام الطاقة الإشعاعية للأرض )
- جهاز التصوير الطيفي متعدد الزوايا ( MISR )
- MODIS (مقياس الإشعاع التصويري متوسط الدقة)
- MOPITT (قياسات التلوث في طبقة التروبوسفير) [ 5 ]
على الرغم من الخطة الأولية لمدة خمس سنوات، استمر القمر الصناعي في العمل لأكثر من 20 عامًا، وتوقع الباحثون أن تحافظ جميع هذه الأجهزة الخمسة على وظائفها وأن تنقل المعلومات والبيانات بعد عام 2026. [ 5 ] [ 6 ]
في 9 أبريل 2025، تم إيقاف تشغيل جهاز MOPITT نهائياً من أجل الحفاظ على الطاقة في المركبة الفضائية المعطلة. [ 7 ]
تكنولوجيا
منهجية الأدوات
جهاز MOPITT هو أداة قياس الإشعاع تحت الأحمر الصاعد ، تعمل بتقنية قياس الطيف الارتباطي (مقارنة الأطوال الموجية أو الامتصاص بين عينة معروفة وأخرى مجهولة) لقياس تركيزات أول أكسيد الكربون. بمعنى آخر، يستخدم MOPITT أول أكسيد الكربون كمرشح بصري لقياس إشارة الغاز نفسه في طبقة التروبوسفير. ويقوم المستشعر بقياس الإشعاع المنبعث والمنعكس من الأرض عبر ثلاثة نطاقات طيفية .
- تُعرف القنوات ذات الطول الموجي 4.7 ميكرومتر باسم القنوات الحرارية لأول أكسيد الكربون لأن الإشارات تنبع من الانبعاثات الحرارية من سطح الأرض والغلاف الجوي.
- تُسمى القنوات ذات الطول الموجي 2.3 ميكرومتر بقناة أول أكسيد الكربون الشمسية لأنها تمتص الإشارة السائدة من ضوء الشمس المنعكس
- تشير قنوات 2.2 ميكرومتر إلى قنوات الميثان الشمسية لأن ضوء الشمس المنعكس هو الإشارة الرئيسية، على غرار قنوات 2.3 ميكرومتر [ 6 ].
تمتص هذه القنوات كميات متفاوتة من الطاقة، مما يؤدي إلى اختلافات في الإشارات الناتجة التي ترتبط بالعينة الطيفية لأول أكسيد الكربون. ولمزيد من تحليل مستويات أول أكسيد الكربون، يقوم جهاز MOPITT بتعديل طول المسار أو ضغط الغاز في العينة، مما يتسبب في تغير تردد هذه الخطوط الطيفية ، وهو ما ينتج عنه فرق ومتوسط نفاذية. يحدد الفرق الغازات المقاسة، بينما يشير متوسط الإشارة إلى الإشعاع الكلي مطروحًا منه الغاز الأولي المقاس. [ 2 ]
تبلغ الدقة المكانية لجهاز MOPITT 22 كيلومترًا أفقيًا وحوالي 5 كيلومترات رأسيًا، ويمسح الأرض على مساحة واسعة تبلغ 640 كيلومترًا. تُنشأ بيانات قياس أول أكسيد الكربون من خلال صعود الإشعاع الحراري عند امتصاص 4.6 ميكرومتر. يستطيع MOPITT رصد طبقات مختلفة من التروبوسفير باستخدام خلايا مُعدَّلة مختلفة: تُستخدم الخلايا المُعدَّلة بالضغط (PMCs) لمراقبة الطبقات العليا، بينما تُستخدم الخلايا المُعدَّلة بالطول (LMCs) لمراقبة الطبقات السفلى من التروبوسفير. [ 8 ]
وصف الجهاز
يُعدّ النظام البصري جوهر جهاز MOPITT، ويتألف من طاولتين بصريتين متطابقتين "متناظرتين" تحتويان على مصادر المعايرة، ومرايا المسح، والمقطّعات، ووحدات LMC وPMC، والمعدّلات، ووحدات تبريد ديوار التي تضمّ بصريات باردة وكواشف حرارية وشمسية. ويقوم زوج من مبردات دورة ستيرلينغ منخفضة الاهتزاز بتبريد الديوار. وُضعت وحدات كبيرة مُصدرة للحرارة، مثل وحدة التبريد، عمدًا على الصفيحة الباردة، كما وُضعت قطع إلكترونية أخرى بالغة الأهمية بالقرب منها. وتُوفّر الصفيحة الباردة، الموجودة أسفل قاعدة جهاز MOPITT، بيئة حرارية مستقرة للجهاز، حيث تستخدم الخاصية الشعرية مع الأمونيا كسائل تشغيل . [ 6 ] [ 8 ]
في النظامين البصريين المذكورين أعلاه، تقيس ثماني قنوات أول أكسيد الكربون أو الميثان. تركز القنوات من 1 إلى 7 على أول أكسيد الكربون. تتفاوت ضغوط الخلايا في القنوات الست المخصصة لأول أكسيد الكربون من 25 إلى 800 ملي بار، ويتراوح طول خلاياها من 2 إلى 10 مليمترات. كما يختلف طول الموجة المركزي بين القنوات، وأنواع المُعدِّلات إما مُعدِّلات ميكرومترية خطية (LMCs) أو مُعدِّلات ميكرومترية قطبية (PMCs). في المقابل، تقيس القناتان 4 و8 الميثان، والفرق الوحيد بينهما هو اختلاف المُعدِّلات الميكرومترية الخطية المستخدمة. تعمل جميع القنوات عند درجة حرارة 300 كلفن. [ 9 ]
التطبيقات
قبل إطلاق جهاز MOPITT، كانت البيانات المتعلقة بأول أكسيد الكربون محدودة. وبفضل قياسات MOPITT الشاملة لأول أكسيد الكربون على مدار العقدين الماضيين، أصبح العلماء أكثر قدرة على التنبؤ بالعواقب المحتملة لتلوث أول أكسيد الكربون. وتشمل تطبيقاته ما يلي:
- يُتيح فهم أفضل لزيادة تركيز الأوزون في طبقة التروبوسفير للعلماء إمكانية تطبيق أساليب مؤقتة للكشف عن التلوث.
- تقييم ممارسات مكافحة التلوث مثل معايير خفض انبعاثات السيارات
- تحليل التلوث البيئي الناتج عن الأنشطة البشرية
- إنشاء خرائط لانتقال التلوث، مثل اتجاه انبعاثات أول أكسيد الكربون بعد الحرائق الكبيرة.
- تأكيد نماذج المناخ المطورة حديثًا والتي تصور المناطق التي تنتج أو تقلل من أول أكسيد الكربون [ 5 ] [ 10 ]
دراسات
أُجريت العديد من الدراسات التي تستخدم بيانات MOPITT. ومن أبرزها:
- تحليل التغير في البنية الرأسية لأول أكسيد الكربون الناتج عن الرياح الموسمية الصيفية الآسيوية [ 11 ]
- دراسة المناخ الموسمي لأول أكسيد الكربون في نصف الكرة الشمالي [ 12 ]
- ملاحظة التدرجات الأفقية الكبيرة في أول أكسيد الكربون على النطاق التجميعي [ 13 ]
- دراسة تقلبات أول أكسيد الكربون في نصف الكرة الجنوبي [ 14 ]
- رصد زيادة في أول أكسيد الكربون فوق جبال زاغروس في إيران [ 15 ]
- الكشف عن أول أكسيد الكربون المنبعث من المدن والمناطق الحضرية وتحليله لإثبات ارتفاع تلوث أول أكسيد الكربون [ 16 ]
- تحليل اتجاهات أول أكسيد الكربون في مناطق مختلفة [ 17 ]
في عام 2022 وحده، استخدمت أكثر من 250 دراسة قياسات من MOPITT. [ 6 ]
مراجع
- 1 2 "قياسات التلوث في طبقة التروبوسفير (MOPITT) | رصد ونمذجة كيمياء الغلاف الجوي" . www2.acom.ucar.edu . تاريخ الاسترجاع: 24-10-2023 .
- 1 2 ثوم، كورتيس. "موبيت | تيرا" . terra.nasa.gov . تم الاسترجاع في 24-10-2023 .
- ↑ "تيرا (قمر صناعي)" ، ويكيبيديا ، 18 سبتمبر 2023 ، تاريخ الاطلاع 24 أكتوبر 2023
- ↑ "ASDC | MOP03JM_8" . asdc.larc.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-10-2023 .
- 1 2 3 SCMO، نشرة CMOS (21-12-2019). "MOPITT - 20 عامًا من قياس تلوث الغلاف الجوي - نشرة CMOS" . نشرة CMOS، SCMO . تاريخ الاسترجاع: 24-10-2023 .
- 1 2 3 4 "قياسات التلوث في طبقة التروبوسفير" . mopitt.physics.utoronto.ca . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-10-2023 .
- ↑ براودفوت، شانون (12 أبريل 2025). "إيقاف تشغيل تجربة كندية على متن قمر صناعي تابع لناسا" . صحيفة ذا غلوب آند ميل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2025 .
- 1 2 دروموند، جيمس ر.؛ بيلي، بول ل.؛ براسور، جاي؛ ديفيس، غاري ر.؛ جيل، جون س.؛ بيسكيت، جاي د.؛ رايشل، هنري ك.؛ روليه، ن.؛ ماند، جوربريت س.؛ ماكونيل، جاك س. (1999-10-01). التخطيط المبكر لمهمة جهاز MOPITT . ندوة SPIE الدولية للعلوم البصرية والهندسة والأجهزة. المجلد 3756. الصفحات 396-402 . Bibcode : 1999SPIE.3756..396D . doi : 10.1117/12.366395 .
- ↑ "مفاهيم الأجهزة | رصد ونمذجة كيمياء الغلاف الجوي" . www2.acom.ucar.edu . تاريخ الاسترجاع: 7 نوفمبر 2023 .
- ↑ وكالة الفضاء الكندية (12 مارس 2007). "قياس ملوثات الغلاف الجوي" . وكالة الفضاء الكندية . تاريخ الاسترجاع: 24 أكتوبر 2023 .
- ^ كار، جايانتا؛ بريمر، هولجر؛ دروموند، جيمس ر.؛ روشون، إيف J .؛ جونز ، ديلان با. نيتشيتيو، فلوريان. زو، جايسون؛ ليو، جين؛ جيل، جون سي. إدواردز، ديفيد ب. ديتر، ميريت ن.؛ فرانسيس، جين؛ زيسكين، دان؛ وارنر ، جويينج (2004-12-16). "دليل على النقل العمودي لأول أكسيد الكربون من قياسات التلوث في طبقة التروبوسفير (MOPITT)" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 31 (23). بيب كود : 2004GeoRL..3123105K . دوى : 10.1029/2004GL021128 . ISSN 0094-8276 .
- ^ إدواردز، دي بي؛ ايمونز، LK. هوجلوستين، دا؛ تشو، دا؛ جيل، JC. كوفمان، YJ. بيترون، ج. يورغانوف، LN. جيليو، L .؛ ديتر، مينيسوتا؛ يودين، V.؛ زيسكين، العاصمة؛ وارنر، J.؛ لامارك، J.-F؛ فرانسيس، جي إل (2004-12-27). "ملاحظات أول أكسيد الكربون والهباء الجوي من القمر الصناعي تيرا: تقلب نصف الكرة الشمالي" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأجواء . 109 (د24). بيب كود : 2004JGRD..10924202E . دوى : 10.1029/2004JD004727 . ردمك 0148-0227 .
- ↑ ليو، ج.؛ دروموند، جيه آر؛ جونز، دي بي إيه؛ كاو، زد.؛ بريمر، إتش.؛ كار، ج.؛ زو، ج.؛ نيشيتيو، إف.؛ جيل، جيه سي (27 يناير 2006). "تدرجات أفقية كبيرة في ثاني أكسيد الكربون الجوي على النطاق التزامني كما رصدتها قياسات التلوث في طبقة التروبوسفير المحمولة جواً من الفضاء" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 111 (D2). Bibcode : 2006JGRD..111.2306L . doi : 10.1029/2005JD006076 . ISSN 0148-0227 .
- ↑ إدواردز، د.ب.؛ بيترون، ج.؛ نوفيللي، ب.س.؛ إيمونز، ل.ك.؛ جيل، ج.س.؛ دروموند، ج.ر. (27 أغسطس/آب 2006). "التباين السنوي لثاني أكسيد الكربون في نصف الكرة الجنوبي كما رصده القمر الصناعي تيرا/قياس التلوث في طبقة التروبوسفير (MOPITT)" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 111 (D16). رمز Bibcode : 2006JGRD..11116303E . doi : 10.1029/2006JD007079 . ISSN 0148-0227 .
- ↑ كار، جايانتا؛ دروموند، جيمس ر.؛ جونز، ديلان ب.أ.؛ ليو، جين؛ نيتشيتيو، فلوريان؛ زو، جيسون؛ جيل، جون س.؛ إدواردز، ديفيد ب.؛ ديتر، ميريت ن. (أغسطس 2006). "ذروة أول أكسيد الكربون (CO) فوق جبال زاغروس في الشرق الأوسط: هل هي مؤشر على انبعاث بركاني من الجبال؟" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 33 (15). Bibcode : 2006GeoRL..3315819K . doi : 10.1029/2006GL026231 . ISSN 0094-8276 .
- ↑ كليربو، كاثي؛ إدواردز، ديفيد ب.؛ ديتر، ميريت؛ إيمونز، لويزا؛ لامارك، جان فرانسوا؛ تاي، شو شي؛ ماسي، ستيف ت.؛ جيل، جون (فبراير 2008). "تلوث أول أكسيد الكربون من المدن والمناطق الحضرية كما رصدته مهمة تيرا/موبيت" . رسائل البحوث الجيوفيزيائية . 35 (3). Bibcode : 2008GeoRL..35.3817C . doi : 10.1029/2007GL032300 . ISSN 0094-8276 .
- ↑ هيديليوس، جاكوب ك.؛ تون، جيفري س.؛ بوخهولز، ريبيكا ر.؛ إيراسي، لورا ت.؛ بودولسكي، جيمس ر.؛ روهل، كولين م.؛ وينبرغ، بول أ.؛ ووردن، هيلين م.؛ وونش، ديبرا (16 مارس 2021). "اتجاهات وشذوذات عمود ثاني أكسيد الكربون الإقليمية والحضرية كما رصدها جهاز MOPITT على مدى 16 عامًا" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 126 (5). Bibcode : 2021JGRD..12633967H . doi : 10.1029/2020JD033967 . ISSN 2169-897X .
روابط خارجية
- الموقع الرسمي لفريق تطوير العلوم والمنتجات في شركة موبيت. مؤرشف بتاريخ 31 أغسطس 2023 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
- موقع جهاز MOPITT في جامعة تورنتو
- نظام أرشفة بيانات ناسا ويست
- بيانات MOPITT متاحة عبر مركز ناسا لانغلي، مؤرشفة بتاريخ 24 أبريل 2019 على موقع Wayback Machine.
- أجهزة استشعار الأقمار الصناعية لرصد الغلاف الجوي
