Изображение предоставлено NASA / JPL.
Один из аспектов климата Земли, распределение водяного пара, может иметь значительные последствия для изменения климата и истощения озонового слоя. Чтобы понять его значение, ученые НАСА используют специальные самолеты для составления подробной карты движения водяного пара в атмосфере от поверхности Земли до высоты 40 км, где воздух полностью высыхает. Они были в состоянии сказать, какой пар был создан на больших высотах, а какой был перемещен воздушными потоками.
Ученые НАСА открыли новое окно для понимания атмосферного водяного пара, его последствий для изменения климата и истощения озонового слоя.
Ученые создали первую подробную карту воды, содержащей тяжелые атомы водорода и тяжелого кислорода в облаках и вне облаков, от поверхности Земли до 25 миль вверх, чтобы лучше понять динамику попадания воды в стратосферу.
Лишь небольшое количество воды достигает засушливой стратосферы, расположенной на высоте от 10 до 50 километров (6–25 миль) над Землей, поэтому любое увеличение содержания воды может потенциально привести к разрушению некоторой способности защищать от озона в этой части атмосферы. Это может привести к более значительным разрушениям озона над Северным и Южным полюсами, а также в средних широтах.
Вода формирует климат Земли. Большое его количество в нижней атмосфере, тропосфере, контролирует, сколько солнечного света проникает на планету, сколько попадает в наше небо и сколько возвращается обратно в космос. Выше в стратосфере, где большая часть озонового щита Земли защищает поверхность от вредных ультрафиолетовых лучей, очень мало воды (менее 0,001 поверхностной концентрации). Ученые не до конца понимают, как сушится воздух, прежде чем он попадет в этот регион.
В тропосфере вода существует в виде пара в воздухе, в виде капель жидкости в облаках и в виде замороженных частиц льда в высокогорных перистых облаках. Поскольку так много воды ближе к Земле и так много миль выше, важно понять, как вода входит и покидает стратосферу. «Изотопное содержание», естественный отпечаток, оставленный тяжелыми формами воды, является ключом к пониманию процесса. Изотоп - это любая из двух или более форм элемента, имеющих одинаковые или очень тесно связанные химические свойства и одинаковый атомный номер, но разные атомные массы. Например, кислород 16 против кислорода 18 - оба кислорода, но один тяжелее другого.
Тяжелая вода легче конденсируется или замерзает из паров, в результате чего характер ее распределения несколько отличается от обычной изотопной формы воды. Измерение изотопного состава водяного пара позволяет ученым определить, как вода попадает в стратосферу.
«Впервые содержание воды в изотопах отображается с невероятной детализацией», - сказал доктор Кристофер Р. Вебстер, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, штат Калифорния. Вебстер является основным автором научной статьи, объявляющей о новом Выводы в журнале Science. Д-р Эндрю Дж. Хеймсфилд из Национального центра атмосферных исследований, Боулдер, Колорадо, является соавтором.
Измерение изотопов воды является чрезвычайно сложной задачей, поскольку они составляют лишь небольшую долю, менее одного процента, от общего количества воды в атмосфере. Детальные измерения были выполнены с использованием авиационного лазерного инфракрасного абсорбционного спектрометра (Alias), летящего на борту высотного реактивного самолета НАСА WB-57F в июле 2002 года. Этот новый лазерный метод позволяет картировать изотопы воды с достаточным разрешением, чтобы помочь исследователям понять как перенос воды, так и детальная микрофизика облаков, основные параметры для понимания состава атмосферы, развития штормов и прогноза погоды.
«Лазерный метод дает нам возможность измерять различные типы изотопов, обнаруживаемых во всей воде», - сказал Вебстер. «Благодаря изотопному отпечатку пальца мы обнаружили, что частицы льда, обнаруженные под стратосферой, были подняты снизу, а некоторые были выращены там на месте»
Эти данные помогают объяснить, как уменьшается содержание воды в воздухе, поступающем в стратосферу, и показывают, что постепенное подъем и быстрое движение вверх, связанное с высокими облачными системами (конвективный подъем), играют роль в установлении сухости стратосферы.
Цель миссии самолета состояла в том, чтобы понять формирование, протяженность и процессы, связанные с перистыми облаками. Миссия использовала шесть самолетов от НАСА и других федеральных агентств, чтобы сделать наблюдения выше, в и под облаками. Комбинируя данные самолетов с наземными данными и спутниками, ученые получают лучшую картину взаимосвязи между облаками, водяным паром и атмосферной динамикой, чем ранее. Они также могут лучше интерпретировать спутниковые измерения, обычно проводимые НАСА.
Миссия финансировалась НАСА Earth Science Enterprise. Предприятие посвящено пониманию Земли как интегрированной системы и применению Науки о системе Земли для улучшения прогнозирования климата, погоды и стихийных бедствий с использованием уникальной точки зрения космоса. Для получения дополнительной информации о псевдониме, посетите: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Для получения информации о НАСА, посетите: http://www.nasa.gov.
JPL управляется для НАСА Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене
Первоисточник: пресс-релиз НАСА / JPL
