Δύο Ελληνίδες ερευνήτριες σε μια περιπετειώδη αποστολή στον Ατλαντικό

Επιστήμονες από όλο τον κόσμο επάνδρωσαν πολυάριθμες αποστολές σε αεροπλάνα, πλοία και επίγειους σταθμούς, έκαναν πτήσεις και μέτρησαν χιλιάδες ώρες εν πλω στον Ατλαντικό ωκεανό, συχνά κάτω από αντίξοες συνθήκες, με στόχο τη διακρίβωση των παρατηρήσεων του δορυφόρου EarthCARE. Στις αποστολές αυτές συμμετείχαν και δύο νεαρές Ελληνίδες ερευνήτριες από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, η Περιστέρα Πάσχου και η Δήμητρα Κουκλάκη.

Ο δορυφόρος EarthCARE, που αποτελεί κοινοπραξία μεταξύ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (JAXA), εκτοξεύθηκε στις 29 Μαΐου 2024, με στόχο την κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των νεφών, των αερολυμάτων και της ακτινοβολίας στη γήινη ατμόσφαιρα και τελικά, την καλύτερη πρόγνωση των καιρικών και κλιματικών συνθηκών. Οι μετρήσεις γίνονται με τη χρήση τεσσάρων επιστημονικών οργάνων, ενός lidar υψηλής φασματικής ανάλυσης, ενός ραντάρ νεφών, μιας πολυφασματικής συσκευής απεικόνισης και ενός ευρυζωνικού ραδιόμετρου.

Πόσο ακριβείς είναι όμως, οι μετρήσεις αυτές; Τη βαθμονόμηση του δορυφόρου και τον έλεγχο της ακρίβειας των αποτελεσμάτων του, με παράλληλες μετρήσεις πάνω στη Γη, έχουν αναλάβει επιστήμονες από όλο τον κόσμο μέσα από μια σειρά αποστολών. Στη διακρίβωση αυτή συμμετέχει και το Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Στο πλαίσιο του προγράμματος «ORCESTRA», που έχει ως κύριο στόχο τη διακρίβωση των αποτελεσμάτων του EarthCARE, επιστημονικές ομάδες βρέθηκαν στο Πράσινο Ακρωτήριο και τα νησιά Μπαρμπέιντος, στον Ατλαντικό Ωκεανό, για να κάνουν τις απαραίτητες μετρήσεις που θα επιβεβαιώσουν τα δεδομένα του δορυφόρου και μάλιστα την ώρα που ο δορυφόρος περνούσε από πάνω τους.

Η διδακτορική φοιτήτρια και συνεργάτιδα του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, Περιστέρα Πάσχου, συμμετείχε για έξι εβδομάδες σε μια αποστολή 28 επιστημόνων στο ερευνητικό σκάφος «Meteor Research Vessel», το οποίο ξεκίνησε από το Πράσινο Ακρωτήρι και κατέληξε στα Μπαρμπέιντος. Οι καιρικές συνθήκες συχνά ήταν δύσκολες. Εξάλλου, το πλοίο βρισκόταν μέσα στην ενδοτροπική ζώνη σύγκλισης, μια περιοχή χαμηλού βαρομετρικού υπεύθυνη για έντονες καταιγίδες, ανέμους και τροπικούς κυκλώνες. «Όχι όμως κάτι πολύ δύσκολο ώστε να χρειαστεί να τεθούμε σε συναγερμό ή να πρέπει να αλλάξουμε την κατεύθυνσή μας για να αποφύγουμε κάποιο τυφώνα ή κυκλώνα», περιγράφει η ίδια στο ΑΠΕ-ΜΠΕ.

Η κ. Πάσχου είχε ως αρμοδιότητα να χειριστεί ένα όργανο lidar για την παρακολούθηση από το πλοίο αερολυμάτων, νεφών και ατμοσφαιρικών παραμέτρων, όπως η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία. Οι μετρήσεις αυτές έχουν ως στόχο τη σύγκριση και την επικύρωση των αποτελεσμάτων του αντίστοιχου lidar που φέρει ο δορυφόρος EarthCARE. Ωστόσο, η καθημερινότητά της περιλάμβανε και πολλές άλλες αρμοδιότητες, όπως τον καθημερινό έλεγχο της απόδοσης του οργάνου και τη συντήρησή του.

«Το σύστημα lidar που είχαμε στο πλοίο, μεταφέρθηκε από το Ινστιτούτο Max Planck του Αμβούργου στο Πράσινο Ακρωτήρι μέσα σε κοντέινερ και πέρασε πολλά για τη μεταφορά του, οπότε έπρεπε στην αρχή να εντοπίσουμε τι μπορεί να έχει μεταβληθεί και να το βαθμονομήσουμε, ώστε να επιτύχουμε την ίδια ποιότητα μετρήσεων που έκανε πριν από τη μεταφορά του. Πάντως, δεν υπήρξαν μη επιλύσιμα προβλήματα, εμφανίστηκαν τα αναμενόμενα προβλήματα όταν ένα σύστημα έχει κάνει τέτοιο ταξίδι. Οι επόμενες εβδομάδες κύλησαν πιο ομαλά, πάντα είχαμε τον καθημερινό έλεγχο του συστήματος για το αν μετράει σωστά και αν δουλεύουν όλα όπως πρέπει. Στη συνέχεια, κάναμε ανάλυση μετρήσεων ελέγξουμε την αξιοπιστία του οργάνου», εξηγεί η κ. Πάσχου.

Κρίσιμη στιγμή της αποστολής ήταν όταν ο δορυφόρος περνούσε κοντά από το ερευνητικό πλοίο, οπότε «έπρεπε να σιγουρευτούμε ότι το όργανο θα συνεχίσει να μετράει και δεν θα υπάρξει κάποια διακοπή, προκειμένου να έχουμε ταυτόχρονες μετρήσεις και με τον δορυφόρο αλλά και με το ερευνητικό αεροσκάφος», όπως υπογραμμίζει η ίδια.

Την ίδια ώρα, λοιπόν, που το ερευνητικό πλοίο έπλεε στον ωκεανό, μια άλλη επιστημονική ομάδα πετούσε ακριβώς από πάνω του με το αεροσκάφος του Γερμανικού Οργανισμού Διαστήματος «DLR HALO» κάνοντας παράλληλες μετρήσεις σχετικά με την ηλιακή ακτινοβολία, τα αερολύματα και τα νέφη. Στην ομάδα αυτή βρισκόταν η διδακτορική φοιτήτρια και συνεργάτιδα του Αστεροσκοπείου, Δήμητρα Κουκλάκη.

Η συγκεκριμένη αποστολή διήρκεσε δύο μήνες. Κατά τον πρώτο μήνα οι πτήσεις είχαν ως αφετηρία και σημείο άφιξής τους το Πράσινο Ακρωτήρι, ενώ κατά τον δεύτερο επίκεντρο ήταν τα Μπαρμπέιντος. Όπως τονίζει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η κ. Κουκλάκη, η οποία συμμετείχε στο δεύτερο σκέλος της αποστολής, «το πλάνο πτήσης ήταν κάθε φορά διαφορετικό και καθοριζόταν από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, από τις μετεωρολογικές προγνώσεις, από την τροχιά του δορυφόρου και από την τοποθεσία του ερευνητικού πλοίου».

Κατά τη δεκαήμερη συμμετοχή της στην αποστολή, η Δήμητρα Κουκλάκη πήρε μέρος σε μια πτήση διάρκειας εννιά ωρών από τα Μπαρμπέιντος με κατεύθυνση νοτιοανατολικά, μαζί με άλλους έξι επιστήμονες, «προκειμένου με lidar, ραντάρ, όργανα μέτρησης της ακτινοβολίας και dropsondes να καταγράψουμε τις συγκεντρώσεις των αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα, την υγρασία, τη σύσταση των νεφών, την ακτινοβολία, τη θερμοκρασία και την πίεση, δηλαδή όλες τις ατμοσφαιρικές παραμέτρους που χρησιμοποιούμε στα κλιματικά μοντέλα»

Το υπόλοιπο διάστημα συμμετείχε στην προετοιμασία των πτήσεων και του εξοπλισμού. «Η αλήθεια είναι ότι για μένα που ήταν η πρώτη φορά που συμμετείχα σε ένα τέτοιο πείραμα σε αεροσκάφος, ήταν πολύ ιδιαίτερη εμπειρία. Η πρόκληση ήταν το αν κάτι δεν πάει καλά, πώς θα μπορέσουμε να δράσουμε γρήγορα, ψύχραιμα και αποτελεσματικά, ώστε να μην χάσουμε χρόνο και πολύτιμες μετρήσεις», θυμάται διευκρινίζοντας ότι το διάστημα εκείνο «οι καιρικές συνθήκες ήταν ήπιες, δεν συναντήσαμε κάτι ακραίο».

Η κ. Κουκλάκη ξεχωρίζει ιδιαίτερα τη στιγμή που το αεροσκάφος πέρασε πάνω από το πλοίο. «Είναι σημαντικό να γίνεται ανάλυση των δεδομένων τηλεπισκόπησης από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Επομένως, το να έχουμε μετρήσεις από διαφορετικά σημεία μάς βοηθάει να έχουμε καλύτερη ανάλυση σε κάποια υψόμετρα και καλύτερη ποιότητα δεδομένων».

Αυτή η ταυτόχρονη δουλειά τόσων επιστημονικών ομάδων με αεροσκάφη και πλοία και με τη χρήση εξελιγμένων οργάνων που μετρούσαν την ίδια ώρα από διαφορετικά υψόμετρα και σημεία είναι για την κ. Κουκλάκη η μεγάλη αξία της συγκεκριμένης αποστολής. «Έχεις μια χρονοσειρά δεδομένων με πολλή πληροφορία για την εκτίμηση της ακτινοβολίας που έχει πολύ σημαντικές επιδράσεις για τη μεταβολή του κλίματος. Επίσης, υπάρχει ανταλλαγή τεχνογνωσίας και γνώσης από τις επιστημονικές ομάδες και όλα αυτά θα ενωθούν για να γίνουν ένα προς όφελος όλων μας. Κάποιες από αυτές τις διεργασίες και φαινόμενα δεν αφορούν μόνο τους τροπικούς, υπάρχουν κάποια φαινόμενα όπως η αλληλεπίδραση της σκόνης με την ακτινοβολία που έχουν πολύ μεγάλη εφαρμογή και στην Ελλάδα και τη Μεσόγειο γενικότερα, όπου έχουμε πολύ μεγάλη μεταφορά σκόνης», εξηγεί.

Η Περιστέρα Πάσχου προσθέτει από την πλευρά της ότι «σκοπεύουμε να αξιοποιήσουμε τα δεδομένα και για ερευνητικούς σκοπούς και για να εμβαθύνουμε τις γνώσεις μας για το πώς τα αερολύματα αλληλοεπιδρούν με τα νέφη και την ηλιακή ακτινοβολία, κάτι που επιδρά στον καιρό και στο κλίμα, αλλά και πώς αυτές οι μετρήσεις μπορούν να βελτιώσουν τα μοντέλα του καιρού και του κλίματος».

Το ΙΑΑΔΕΤ θα υλοποιήσει το καλοκαίρι του 2026 στη Μεσόγειο την πειραματική εκστρατεία ACROSS, όπου με επίκεντρο την Ελλάδα θα τοποθετηθούν όργανα για τη βαθμονόμηση και διακρίβωση των παρατηρήσεων του EarthCARE. Στο πείραμα αυτό θα συμμετάσχει και ερευνητικό αεροσκάφος της NASA.

Ο Βασίλης Αμοιρίδης, διευθυντής ερευνών του ΙΑΑΔΕΤ, επισημαίνει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ότι στη Μεσόγειο «είναι πιο περίπλοκα τα πράγματα από ό,τι στον Ατλαντικό». «Στον Ατλαντικό μπορεί να υπάρχουν τυφώνες, αλλά όσον αφορά στην ατμοσφαιρική σύσταση οι συνθήκες είναι πιο απλές από ό,τι στη Μεσόγειο, μιας και συναντούμε ερημική σκόνη και θαλάσσια αιωρήματα, όπως και καπνό από τις πυρκαγιές. Δεν έχει κάτι άλλο. Στη Μεσόγειο εμπλέκονται οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες, η γύρη, τα μικροπλαστικά. Η κάθε μεσογειακή χώρα έχει διαφορετικούς νόμους και κανονιστικά πλαίσια για τις εκπομπές μια και πολλές χώρες ανήκουν σε διαφορετικές ηπείρους. Η Μεσόγειος είναι το σταυροδρόμι των αέριων μαζών, έχει ερημική σκόνη, καπνό από πυρκαγιές, τέφρα από ηφαίστεια, ανθρωπογενείς δραστηριότητες, ακόμη και πολέμους που αλλάζουν τις χρήσεις γης και τις δραστηριότητες των ανθρώπων. Όλοι αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν την ατμόσφαιρα και κατ’ επέκταση τον καιρό και το κλίμα. Οπότε η Μεσόγειος θα είναι το μεγάλο τεστ για τον δορυφόρο EarthCARE».

Σημειώνεται ότι το ΙΑΑΔΕΤ έχει σημαντική τεχνογνωσία στη βαθμονόμηση και διακρίβωση αποτελεσμάτων αποστολών. Στη διεθνή ομάδα DISC της ESA για την ενίσχυση της επιστημονικής απόδοσης της αποστολής και την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων της, συμμετέχει και η συνεργάτιδα του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, Ελένη Μαρίνου. Επίσης, ο Βασίλης Αμοιρίδης και η Ελένη Μαρίνου έχουν αναλάβει τον συντονισμό της συγγραφής των καλών πρακτικών στη διακρίβωση σύγχρονων δορυφορικών συστημάτων. Το εγχειρίδιο βρίσκεται στο στάδιο της ανασκόπησης από τη Διεθνή Επιτροπή για τους Δορυφόρους Παρατήρησης της Γης CEOS.

Πηγή ΑΠΕ-ΜΠΕ