SRON-onderzoekers publiceren hun eerste meetresultaten van SPEX airborne, een spectropolarimeter om fijnstof (aerosolen) te meten. De polarisatiemetingen aan boord van NASA’s onderzoeksvliegtuig ER2 blijken boven verwachting nauwkeurig, met een gemiddelde maximale afwijking van 0,5% ten opzichte van referentiedata. Publicatie in Applied Optics.

Dat is een belangrijk resultaat omdat een ruimteversie van de spectropolarimeter–SPEXone–in 2022 feilloos werk zal moeten verrichten op ruimtemissie PACE van NASA. Het SPEX-concept is ook een kanshebber voor een plekje op de toekomstige Europese CO2-ruimtemissie.

Onbekende variabele

Het is bekend dat aerosolen een sterke invloed op het klimaat hebben. Als er veel woestijdzand in de atmosfeer zit, dan leidt dat tot afkoeling omdat zonlicht terug de ruimte in wordt gereflecteerd. Maar aerosolen kunnen ook een opwarmend effect hebben. Of ze een koelend of opwarmend effect hebben hangt af van hun microfysische eigenschappen. Het is zaak op die eigenschappen zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. Bovendien kunnen aerosolen metingen vanuit de ruimte verstoren, zoals metingen die de PACE-missie gaat doen aan oceaankleur en de samenstelling van broeikasgassen.

Atmosfeeronderzoekers hebben nieuwe meetinstrumenten nodig om meer grip te krijgen op onzekerheden door aerosol. Op initiatief van SRON-onderzoeker Otto Hasekamp hebben meerdere meetinstrumenten voor aerosol daarom eind 2017 samen op een onderzoeksvliegtuig van NASA gevlogen. Tijdens deze zogenoemde ACEPOL-campagne konden wetenschappers van verschillende groepen hun instrumenten kalibreren en vergelijken. SPEX airborne was een van deze instrumenten.

Polarisatiegraad en spectrum

SPEX airborne kijkt vanuit het vliegtuig in negen vaste kijkhoeken naar beneden en verzamelt over dat blikveld een spectraal plaatje van het gereflecteerde zonlicht, inclusief de polarisatiegraad. Op de ACEPOL-campagne vlogen Amerikaanse instrumenten mee: Air Multiangle Spectro-Polarimetric Imager (AirMSPI) en Research Scanning Polarimeter (RSP) en de instrumenten Cloud Physics Lidar (CPL) en de High Spectral Resolution Lidar (HSRL). Dit gaf de gelegenheid om de metingen van SPEX airborne te vergelijken met soortgelijke metingen, om zo een indruk te krijgen van de kwaliteit van SPEX-data.

SRON-onderzoeker Martijn Smit: ‘In vergelijking met het RSP-instrument van NASA, dat dankzij veel vlieguren al een gedemonstreerde nauwkeurigheid heeft voor polarisatiegraad, wijken de polarisatiemetingen van SPEX airborne gemiddeld maximaal 0,5 procent af. Dat is boven onze verwachting dus daar zijn we heel erg blij mee.’ Ook laat de ACEPOL-campagne zien dat SPEX als systeem stabiel functioneert. De resultaten van de campagne zijn onlangs gepubliceerd in Applied Optics.

SPEXone

Met de kalibratiegegevens en datavergelijkingen uit de ACEPOL-campagne op zak, kunnen atmosfeeronderzoekers modellen maken die de waarnemingen van SPEXone betekenis gaan geven, zodat we conclusies kunnen trekken over aerosolen; hoeveel aerosolen er zijn, wat hun gemiddelde grootte is, of ze straling reflecteren of juist absorberen en of ze grofweg bolvormig zijn of eerder wat ellipsvormig.