Kuvan luotto: NASA / JPL
Yhdellä maapallon ilmaston näkökohdalla, vesihöyryn jakautumisella, voi olla merkittäviä vaikutuksia ilmastonmuutokseen ja otsonin ehtymiseen. Ymmärtääkseen sen merkityksen NASA: n tutkijat rakentavat erityisillä lentokoneilla yksityiskohtaisen kartan siitä, kuinka vesihöyry liikkuu ilmakehässä maapallon pinnasta 40 km: n korkeuteen, missä ilma kuivua kokonaan. He kykenivät kertomaan, mikä höyry syntyi korkeilla korkeuksilla ja mitä ilmavirrat liikuttivat ylöspäin.
NASA: n tutkijat ovat avanneet uuden ikkunan ymmärtää ilmakehän vesihöyryä, sen vaikutuksia ilmastonmuutokseen ja otsonin heikkenemistä.
Tutkijat ovat luoneet ensimmäisen yksityiskohtaisen kartan vedestä, joka sisältää raskaita vety- ja raskaita happiatomeja pilvissä ja pilvistä, maan pinnasta noin 25 mailia ylöspäin, jotta ymmärrettäisiin paremmin, miten vesi pääsee stratosfääriin.
Vain pienet määrät vettä saavuttavat kuiville stratosfääreille, 10–50 kilometriä (6–25 mailia) maan yläpuolelle, joten vesipitoisuuden mikä tahansa lisääntyminen saattaa johtaa jonkinlaisen otsonin suojauskyvyn tuhoutumiseen ilmakehän tässä osassa. Tämä voisi johtaa suurempiin otsonikatoihin pohjois- ja etelänavoilla sekä keskipituusasteilla.
Vesi muovaa maan ilmastoa. Suuri määrä sitä alemmassa ilmakehässä, troposfäärissä, hallitsee sitä, kuinka paljon auringonvaloa pääsee planeetalle, kuinka paljon on jäänyt taivaaseen ja kuinka paljon menee takaisin avaruuteen. Korkeampi stratosfäärissä, jossa suurin osa maapallon otsonikilvestä suojaa pintaa haitallisilta ultraviolettisäteiltä, vettä on hyvin vähän (alle 0,001 pinnan pitoisuudesta). Tutkijat eivät ymmärrä täysin, kuinka ilma kuivataan ennen kuin se pääsee tälle alueelle.
Troposfäärissä vesi esiintyy höyrynä ilmassa, nestemäisinä pisaroina pilvissä ja jäätyneinä jääpartikkeleina korkeassa korkeudessa sijaitsevissa sirkuspilvissä. Koska vettä on niin paljon lähempänä maata ja niin vähän mailia yläpuolella, on tärkeää ymmärtää, kuinka vesi saapuu ja poistuu stratosfääristä. Isotooppinen sisältö, luonnon sormenjälki, jonka raskas vesi on jättänyt, on avain prosessin ymmärtämiseen. Isotooppi on mikä tahansa kahdesta tai useammasta elementin muodosta, joilla on samat tai erittäin läheisesti liittyvät kemialliset ominaisuudet ja sama atominumero, mutta eri atomipainot. Esimerkki on happi 16 vs. happi 18 - molemmat ovat happea, mutta yksi on raskaampaa kuin toinen.
Raskas vesi kondensoituu helpommin tai jäätyy höyrystään, jolloin sen jakautumisen luonne eroaa hieman veden tavanomaisesta isotooppimuodosta. Vesihöyryn isotooppisen koostumuksen mittaus antaa tutkijoille mahdollisuuden määrittää, kuinka vesi pääsee stratosfääriin.
"Meillä on ensimmäistä kertaa veden isotooppisisältö, joka on kartoitettu uskomattoman yksityiskohtaisesti", kertoi tohtori Christopher R. Webster, NASA: n jet-propulsiolaboratorion laboratorio, Pasadena, Kalifornia. Webster on uuden tieteellisen tutkimuksen pääkirjailija. löytöjä Science-lehdessä. Tohtori Andrew J. Heymsfield, National atmosfääritutkimuskeskuksesta, Boulder, Colo.
Veden isotooppien mittaaminen on erittäin haastavaa, koska ne edustavat vain pientä osaa, vähemmän kuin yksi prosenttia, ilmakehän vedestä. Yksityiskohtaiset mittaukset tehtiin ilma-alusten infrapuna-absorptiospektrometrillä (Alias), joka lentäi NASA: n WB-57F -korkeussuihkukoneessa heinäkuussa 2002. Tämä uusi lasertekniikka mahdollistaa veden isotooppien kartoittamisen riittävän resoluutiolla, jotta tutkijat ymmärtävät sekä veden kuljetuksen että yksityiskohtainen pilvien mikrofysiikka, keskeiset parametrit ilmakehän koostumuksen ymmärtämiseksi, myrskyn kehitys ja sääennuste.
"Lasertekniikka antaa meille mahdollisuuden mitata kaikissa vedessä olevia erityyppisiä isotooppeja", sanoi Webster. "Isotooppisen sormenjäljen avulla löysimme stratosfäärin alla löydetyt jäähiukkaset jaloivat alhaalta, ja osa kasvatettiin siellä paikoillaan."
Tiedot auttavat selittämään, kuinka stratosfääriin tulevan ilman vesipitoisuus vähenee, ja osoittavat, että korkeisiin pilvijärjestelmiin (konvektiivinen parvi) liittyvä asteittainen nousu ja nopea ylöspäin suuntautuva liike molemmat pelaavat roolia stratosfäärin kuivuuden määrittämisessä.
Ilma-aluksen tehtävänä oli ymmärtää sirkuspilvien muodostumista, laajuutta ja prosesseja. Operaatio käytti kuutta NASA: n ja muiden liittovaltion virastojen lentokoneita havaintojen tekemiseen pilvien yläpuolella, alla ja alla. Yhdistämällä lentokoneiden tiedot maanpäälliseen tietoon ja satelliitteihin tiedemiehet saavat aiempaa paremman kuvan pilvien, vesihöyryn ja ilmakehän dynamiikan välisestä suhteesta. He osaavat myös paremmin tulkita NASA: n rutiininomaisesti suorittamia satelliittimittauksia.
Operaatiota rahoitti NASA: n Earth Science Enterprise. Yritys on omistautunut ymmärtämään maata integroituna järjestelmänä ja soveltamaan Earth System Science -sovellusta ilmaston, sään ja luonnonvarojen ennustamisen parantamiseksi käyttämällä avaruuden ainutlaatuista näkökulmaa. Lisätietoja Aliaksesta on osoitteessa http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Lisätietoja NASA: sta on osoitteessa http://www.nasa.gov.
JPL: tä johtaa NASA: n palveluksessa Kalifornian teknillinen instituutti Pasadena
Alkuperäinen lähde: NASA / JPL -lehdistötiedote
