Солнечный свет (белые стрелки) преобразуется в тепловое излучение на поверхности Земли, которое затем отражается (оранжевые стрелки). Часть этого поглощается молекулами парниковых газов (водяной пар, углекислый газ и метан) и переизлучается в произвольном направлении, частично обратно на Землю. 
Фото: Викимедиа / Свободный галстук

Солнечное излучение беспрепятственно входит в атмосферу Земли и в норме должно покидать ее в виде тепла. К сожалению, этому препятствует утолщающаяся «крыша парника», состоящая из углекислого газа и других газов.

Вот почему Земля становится теплее — и наш климат тоже. Для непрерывного измерения степени парникового эффекта используются инфракрасные измерительные устройства, так называемые пиргеометры. Долгосрочная надежность этих измерений в настоящее время значительно улучшена. Это стало возможным благодаря калибровке пиргеометров с помощью нового эталонного устройства, разработанного PTB, которое описано в текущем выпуске Metrologia.

Мерой парникового эффекта является атмосферное длинноволновое нисходящее излучение, то есть излучение, которое отражается от «крыши теплицы» обратно на Землю. В течение многих лет его непрерывно измеряли с помощью пиргеометров, расположенных на Земле. Эти инфракрасные измерительные устройства охватывают широкий спектральный диапазон, т. е. они захватывают многие длины волн.

Кроме того, они охватывают очень широкий угол, так что могут контролировать почти все полушарие неба. Для обеспечения информативности и сопоставимости данных измерений в долгосрочной перспективе пиргеометры необходимо регулярно калибровать, т. е. метрологически приводить к эталонам.

Таким стандартом является новое эталонное черное тело, называемое «полусферическим черным телом» (HSBB). Он был разработан в PTB в сотрудничестве с Давосской физико-метеорологической обсерваторией / Всемирным радиационным центром (PMOD/WRC) в рамках европейской серии исследовательских проектов под названием «Метрология для наблюдения Земли и климата» (MetEOC).

HSBB выполняет особые требования для таких калибровок и соответствует Международной температурной шкале ITS-90 через Радиационную температурную шкалу PTB и, следовательно, Международной системе единиц SI. Таким образом, теперь доступен второй независимый тип процедуры прослеживаемости в дополнение к процедуре PMOD/WRC, которая до настоящего времени основывалась на контактной термометрии и оптическом моделировании.

В то же время наблюдаемое соответствие между радиометрическими шкалами излучения PMOD/WRC и PTB служит подтверждением ранее установленной прослеживаемости. Теперь можно исключить расхождения, которые наблюдались до сих пор в мировых измерениях атмосферного длинноволнового нисходящего излучения, и теперь это излучение может быть измерено более точно.

«Все, что помогает нам более точно определить степень парникового эффекта, приближает нас на один шаг к более качественной и быстрой оценке эффекта контрмер», — говорит физик PTB Кристиан Монте.