Πιστωτική εικόνα: NASA / JPL
Μια πτυχή του κλίματος της Γης, η κατανομή των υδρατμών, μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην αλλαγή του κλίματος και την εξάντληση του όζοντος. Για να κατανοήσουν τη σημασία του, οι επιστήμονες της NASA χρησιμοποιούν ειδικά αεροσκάφη για να δημιουργήσουν έναν λεπτομερή χάρτη για το πώς κινείται ο ατμός του νερού στην ατμόσφαιρα, από την επιφάνεια της Γης έως ένα υψόμετρο 40 χλμ., Όπου ο αέρας στεγνώνει εντελώς. Μπορούσαν να πουν ποιος ατμός δημιουργήθηκε σε μεγάλα υψόμετρα και ποιος ανέβηκε από ρεύματα αέρα.
Οι επιστήμονες της NASA άνοιξαν ένα νέο παράθυρο για την κατανόηση των ατμοσφαιρικών υδρατμών, τις επιπτώσεις του στην αλλαγή του κλίματος και την εξάντληση του όζοντος.
Οι επιστήμονες δημιούργησαν τον πρώτο λεπτομερή χάρτη του νερού που περιείχε βαριά άτομα υδρογόνου και οξυγόνου μέσα και έξω από τα σύννεφα, από την επιφάνεια της Γης έως περίπου 25 μίλια προς τα πάνω, για να κατανοήσουν καλύτερα τη δυναμική του τρόπου με τον οποίο το νερό εισέρχεται στη στρατόσφαιρα.
Μόνο μικρές ποσότητες νερού φτάνουν στην άνυδρη στρατόσφαιρα, 10 έως 50 χιλιόμετρα (6 έως 25 μίλια) πάνω από τη Γη, οπότε οποιαδήποτε αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε καταστροφή κάποιας ικανότητας προστασίας του όζοντος σε αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει μεγαλύτερες μειώσεις του όζοντος στους Βορρά και στο Νότιο Πόλο καθώς και στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη.
Το νερό διαμορφώνει το κλίμα της Γης. Η μεγάλη ποσότητα στην χαμηλότερη ατμόσφαιρα, στην τροπόσφαιρα, ελέγχει πόσα ηλιακή ακτινοβολία περνά στον πλανήτη, πόσο παγιδεύεται στους ουρανούς μας και πόσα επιστρέφουν στο διάστημα. Υψηλότερη στη στρατόσφαιρα, όπου το μεγαλύτερο μέρος της ασπίδας του όζοντος της Γης προστατεύει την επιφάνεια από επιβλαβείς υπεριώδεις ακτίνες, υπάρχει πολύ λίγο νερό (λιγότερο από 0,001 της επιφανειακής συγκέντρωσης). Οι επιστήμονες δεν καταλαβαίνουν πλήρως πώς ξηραίνεται ο αέρας πριν φτάσει σε αυτήν την περιοχή.
Στην τροπόσφαιρα, το νερό υπάρχει ως ατμός στον αέρα, ως υγρά σταγονίδια στα σύννεφα και ως παγωμένα σωματίδια πάγου σε σύννεφα κίρρου μεγάλου υψομέτρου. Δεδομένου ότι υπάρχει τόσο πολύ νερό πιο κοντά στη Γη και τόσο λίγα μίλια πάνω, είναι σημαντικό να καταλάβουμε πώς το νερό εισέρχεται και φεύγει από τη στρατόσφαιρα. Το «ισοτοπικό περιεχόμενο», το φυσικό δακτυλικό αποτύπωμα που αφήνει οι βαριές μορφές νερού, είναι το κλειδί για την κατανόηση της διαδικασίας. Ένα ισότοπο είναι οποιαδήποτε από δύο ή περισσότερες μορφές ενός στοιχείου που έχει τις ίδιες ή πολύ στενές χημικές ιδιότητες και τον ίδιο ατομικό αριθμό, αλλά διαφορετικά ατομικά βάρη. Ένα παράδειγμα είναι το οξυγόνο 16 έναντι του οξυγόνου 18– και τα δύο είναι οξυγόνο, αλλά το ένα είναι βαρύτερο από το άλλο.
Το βαρύ νερό συμπυκνώνεται πιο εύκολα ή καταψύχεται από τους ατμούς του, προκαλώντας τη φύση της κατανομής του να διαφέρει κάπως από τη συνήθη ισοτοπική μορφή νερού. Η μέτρηση της ισοτοπικής σύνθεσης υδρατμών επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν πώς εισέρχεται το νερό στη στρατόσφαιρα.
«Για πρώτη φορά, έχουμε περιεκτικότητα σε ισότοπα νερού με απίστευτη λεπτομέρεια», δήλωσε ο Δρ Christopher R. Webster, ανώτερος ερευνητής στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, Pasadena, Calif. Ο Webster είναι ο κύριος συγγραφέας μιας επιστημονικής εργασίας που ανακοινώνει τη νέα ευρήματα στο περιοδικό Science. Ο Δρ Andrew J. Heymsfield, του Εθνικού Κέντρου Ατμοσφαιρικής Έρευνας, Boulder, Colo, είναι συν-συγγραφέας.
Η μέτρηση των ισοτόπων νερού είναι εξαιρετικά δύσκολη, επειδή αντιπροσωπεύουν μόνο ένα μικρό κλάσμα, λιγότερο από ένα τοις εκατό, του συνολικού νερού στην ατμόσφαιρα. Πραγματοποιήθηκαν λεπτομερείς μετρήσεις χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο υπέρυθρης απορρόφησης λέιζερ αεροσκάφους (Alias) που πετά στο αεροσκάφος αεριωθούμενου αεροσκάφους WB-57F της NASA τον Ιούλιο του 2002. Αυτή η νέα τεχνική λέιζερ επιτρέπει τη χαρτογράφηση ισότοπων νερού με επαρκή ανάλυση για να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν τόσο τη μεταφορά νερού όσο και λεπτομερή μικροφυσική των νεφών, βασικές παράμετροι για την κατανόηση της ατμοσφαιρικής σύνθεσης, της ανάπτυξης καταιγίδων και της πρόγνωσης του καιρού.
«Η τεχνική λέιζερ μας δίνει τη δυνατότητα να μετρήσουμε τους διαφορετικούς τύπους ισοτόπων που βρίσκονται σε όλο το νερό», δήλωσε ο Webster. «Με το ισοτοπικό δακτυλικό αποτύπωμα, ανακαλύψαμε ότι τα σωματίδια πάγου που βρέθηκαν κάτω από τη στρατόσφαιρα ήταν ψηλά από κάτω και μερικά αναπτύχθηκαν εκεί στη θέση τους»
Τα δεδομένα εξηγούν πώς μειώνεται η περιεκτικότητα σε νερό του αέρα που εισέρχεται στη στρατόσφαιρα και δείχνουν ότι η βαθμιαία ανάβαση και η γρήγορη ανοδική κίνηση που σχετίζονται με τα συστήματα ψηλού νέφους (convective lofting) διαδραματίζουν και οι δύο ρόλο στην καθιέρωση της ξηρότητας της στρατόσφαιρας.
Ο σκοπός της αποστολής του αεροσκάφους ήταν να κατανοήσει τον σχηματισμό, την έκταση και τις διαδικασίες που σχετίζονται με τα σύννεφα cirrus. Η αποστολή χρησιμοποίησε έξι αεροσκάφη από τη NASA και άλλες ομοσπονδιακές υπηρεσίες για να κάνει παρατηρήσεις πάνω, μέσα και κάτω από τα σύννεφα. Συνδυάζοντας δεδομένα αεροσκαφών με επίγεια δεδομένα και δορυφόρους, οι επιστήμονες έχουν καλύτερη εικόνα της σχέσης μεταξύ σύννεφων, υδρατμών και ατμοσφαιρικής δυναμικής από ό, τι στο παρελθόν. Μπορούν επίσης να ερμηνεύουν καλύτερα τις δορυφορικές μετρήσεις που πραγματοποιούνται συνήθως από τη NASA.
Η αποστολή χρηματοδοτήθηκε από τη Earth Science Enterprise της NASA. Η Επιχείρηση είναι αφοσιωμένη στην κατανόηση της Γης ως ολοκληρωμένου συστήματος και στην εφαρμογή της Επιστήμης του Συστήματος της Γης για τη βελτίωση της πρόβλεψης του κλίματος, του καιρού και των φυσικών κινδύνων χρησιμοποιώντας το μοναδικό πλεονέκτημα του διαστήματος. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το ψευδώνυμο, επισκεφθείτε τη διεύθυνση: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Για πληροφορίες σχετικά με τη NASA, επισκεφθείτε τη διεύθυνση: http://www.nasa.gov.
Το JPL διοικείται για τη NASA από το California Institute of Technology στο Pasadena
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων NASA / JPL
