Изучая, как облака и водяной пар влияют на тепловое излучение в космос, НАСА начало миссию PREFIRE, в которой участвуют два спутника CubeSat, запущенные из Новой Зеландии. Миссия направлена на устранение неопределённостей, связанных с излучением в дальнем инфракрасном диапазоне на полюсах Земли и их влиянием на глобальный климат. Полученные в ходе миссии данные помогут усовершенствовать климатические модели, улучшая прогнозы динамики климата и последствий глобального потепления.

Цель PREFIRE – измерить количество тепла, излучаемого Землей в космос из её самых холодных и отдаленных районов – Арктики и Антарктики. Земля поглощает много солнечной энергии в тропиках, а погода и океанские течения переносят это тепло к полюсам (которые получают гораздо меньше солнечного света). Лёд, снег и облака наряду с другими частями полярной среды выделяют часть этого тепла в космос, в основном в виде дальнего инфракрасного излучения. Разница между количеством тепла, поглощаемого Землей в тропиках, и количеством тепла, излучаемого Арктикой и Антарктикой, оказывает ключевое влияние на температуру планеты, помогая управлять динамическими системами климата и погоды.

Но излучение в дальнем инфракрасном диапазоне на полюсах никогда систематически не измерялось. Вот тут-то и пригодится миссия PREFIRE. Миссия поможет исследователям получить более чёткое представление о том, когда и где полярные области Земли излучают в космос дальнее инфракрасное излучение, а также о том, как атмосферные водяные пары и облака влияют на количество выходящего излучения. Облака и водяной пар могут задерживать дальнее инфракрасное излучение на Земле, тем самым повышая глобальные температуры, что является частью парникового эффекта.

Облака и водяной пар на полюсах Земли действуют как окна в летний день: ясный, относительно сухой день в Арктике подобен открытию окна, чтобы выпустить тепло из душной комнаты. Облачный, относительно влажный день удерживает тепло, как закрытое окно. Типы облаков и высота, на которой они образуются, влияют на то, сколько тепла удерживается в полярной атмосфере. Облака на низкой высоте, состоящие в основном из капель воды, как правило, обладают охлаждающим эффектом, похожим на тонированное стекло. Облака на больших высотах, состоящие в основном из частиц льда, легче поглощают тепло, создавая эффект потепления. Поскольку облака на средних высотах могут содержать различное количество капель воды и частиц льда, они могут оказывать как согревающее, так и охлаждающее действие.

Но облака, как известно, трудно изучать: они состоят из микроскопических частиц, которые могут перемещаться и изменяться в течение нескольких секунд или часов. Когда идёт дождь или снег, происходит сильное перераспределение воды и энергии, что может полностью изменить характер облаков. Эти постоянно меняющиеся факторы усложняют задачу реалистичного учета поведения облаков в климатических моделях, которые пытаются спрогнозировать глобальные климатические сценарии.

Несоответствия в том, как различные климатические модели представляют облака, могут означать разницу в прогнозировании потепления на 3 или 6 градусов. Миссия PREFIRE направлена на уменьшение этой неопределенности.

Тепловой инфракрасный спектрометр на каждом космическом аппарате будет выполнять важные измерения длин волн света в дальнем инфракрасном диапазоне. Приборы смогут обнаруживать облака практически невидимые для других типов оптических приборов. А приборы PREFIRE будут достаточно чувствительны, чтобы определить приблизительный размер частиц и отличить капли жидкости от частиц льда.