أخذ عينات من الدورات اليومية والسنوية لعدم توازن طاقة الأرض باستخدام تجمعات من أجهزة قياس الإشعاع المحمولة على الأقمار الصناعية

الملخص. عدم توازن طاقة الأرض، أي الفرق بين الإشعاع الشمسي الوارد والإشعاع المنعكس والمرسل الخارج، هو الكمية الوحيدة التي تتحكم في النهاية في تطور نظام المناخ لدينا. على الرغم من أهميته، فإن المقدار الدقيق لعدم توازن الطاقة ليس معروفًا جيدًا، ولأنه فرق صافي صغير يبلغ حوالي 1 واط/م² بين تدفقين كبيرين (حوالي 340 واط/م²)، فإنه من الصعب قياسه بشكل مباشر. لقد كان هناك مؤخرًا اهتمام متجدد في تطبيق أجهزة قياس الإشعاع ذات الحقل الواسع على متن الأقمار الصناعية لقياس الإشعاع الخارج، وبالتالي استنتاج المتوسط السنوي العالمي لعدم التوازن في الطاقة. هنا نستكشف كيفية أخذ العينات، باستخدام عدد محدود من الأقمار الصناعية، من أجل تحديد المتوسط السنوي العالمي بشكل صحيح. نقوم بمحاكاة الأقمار الصناعية في مدارات قطبية (ميل 90°) و مدارات متزامنة مع الشمس (98°) و مدارات متقدِّمة (73°، 82°)، بالإضافة إلى تجمعات من هذه الأنواع من مدارات الأقمار الصناعية. نجد أن أي قمر صناعي واحد لا يوفر أخذ عينات كافٍ، سواء على مستوى العالم أو للدورات اليومية والسنوية، لتحديد المتوسط السنوي العالمي بشكل موثوق. إذا تم استخدام الأقمار الصناعية المتزامنة مع الشمس، فإن ستة أقمار على الأقل مطلوبة لتحقيق عدم يقين أقل من 1 واط/م². ينتج عن قمر صناعي متقدم واحد مجتمعا مع قمر صناعي قطبي عدم يقين يبلغ 0.07 إلى 0.08 واط/م²، ويتسبب دمج اثنين أو ثلاثة من الأقمار الصناعية القطبية في عدم يقين يبلغ 0.08 واط/م² أو 0.02 واط/م²، على التوالي. في الختام، يعد وجود قمرين على الأقل يكملان بعضهما البعض ضروريًا لضمان التغطية العالمية وتحقيق عدم اليقين في أخذ العينات أقل بكثير من التقديرات الحالية لعدم توازن الطاقة.