Vaizdo kreditas: NASA / JPL
Vienas Žemės klimato aspektas, vandens garų pasiskirstymas, gali turėti reikšmingą poveikį klimato pokyčiams ir ozono sluoksnio nykimui. Norėdami suprasti jo svarbą, NASA mokslininkai naudoja specialius orlaivius, kad sudarytų išsamų žemėlapį, kaip vandens garai juda atmosferoje nuo Žemės paviršiaus iki 40 km aukščio, kur oras visiškai išdžiūsta. Jie sugebėjo pasakyti, kurie garai susidarė dideliame aukštyje ir kuriuos aukštyn pakėlė oro srovės.
NASA mokslininkai atidarė naują langą, skirtą suprasti atmosferos vandens garus, jų poveikį klimato pokyčiams ir ozono ardymąsi.
Siekdami geriau suprasti vandens, patenkančio į stratosferą, dinamiką, mokslininkai sukūrė pirmąjį išsamų vandens, kuriame yra sunkiojo vandenilio ir sunkiųjų deguonies atomų, debesyse ir iš debesų, nuo Žemės paviršiaus iki maždaug 25 mylių aukštyn, žemėlapį.
Į sausringą stratosferą 10–50 kilometrų (6–25 mylių) virš Žemės patenka tik nedidelis vandens kiekis, todėl padidėjęs vandens kiekis šioje atmosferos dalyje gali sunaikinti tam tikrus ozono apsaugų pajėgumus. Tai galėtų sukelti didesnį ozono sluoksnio mažėjimą Šiaurės ir Pietų poliuose, taip pat vidutinėse platumose.
Vanduo formuoja žemės klimatą. Didelis jo kiekis žemutinėje atmosferoje, troposferoje, kontroliuoja, kiek saulės spindulių patenka į planetą, kiek yra įstrigę mūsų danguje ir kiek išeina atgal į kosmosą. Aukščiau stratosferoje, kur dauguma Žemės ozono skydo apsaugo paviršių nuo kenksmingų ultravioletinių spindulių, vandens yra labai mažai (mažiau nei 0,001 paviršiaus koncentracijos). Mokslininkai nevisiškai supranta, kaip oras džiovinamas prieš patekant į šį regioną.
Troposferoje vanduo egzistuoja kaip oras kaip garai, kaip skysčio lašeliai debesyse ir kaip užšalusios ledo dalelės dideliame aukščio cirrusiniame debesyje. Kadangi vandens yra arčiau Žemės ir tiek mylių aukščiau, todėl svarbu suprasti, kaip vanduo patenka ir išeina iš stratosferos. „Isotopinis kiekis“, natūralus pirštų atspaudas, kurį palieka sunkiųjų formų vanduo, yra esminis dalykas norint suprasti procesą. Izotopas yra bet kuri iš dviejų ar daugiau elementų formų, turinčių tas pačias arba labai glaudžiai susijusias chemines savybes ir tą patį atominį skaičių, tačiau skirtingą atominį svorį. Pavyzdys yra deguonis 16, palyginti su deguonimi 18 - abu yra deguonis, bet vienas yra sunkesnis už kitą.
Sunkusis vanduo yra lengviau kondensuotas arba šaldomas iš jo garų, todėl jo pasiskirstymo pobūdis šiek tiek skiriasi nuo įprastos izotopinės vandens formos. Izotopinio vandens garų sudėties matavimas leidžia mokslininkams nustatyti, kaip vanduo patenka į stratosferą.
„Pirmą kartą vandens izotopų kiekis yra neįtikėtinai detalus.“ - sakė dr. Christopher R. Webster, NASA reaktyvinio jėgos laboratorijos Pasadena (Kalifornija) vyresnysis mokslo darbuotojas. Websteris yra pagrindinis mokslinio darbo, skelbiančio naują išvados žurnale „Science“. Andrew J. Heymsfieldas iš Nacionalinio atmosferos tyrimų centro, Boulder, Colorado, yra bendraautorius.
Išmatuoti vandens izotopus yra labai sudėtinga, nes jie sudaro tik mažą dalį, mažiau nei vieną procentą viso atmosferoje esančio vandens. Detalūs matavimai buvo atlikti naudojant orlaivio infraraudonosios spinduliuotės absorbcijos spektrometrą (Alias), skridusį NASA aukšto aukščio reaktyviniuose orlaiviuose 2002 m. Liepą. Ši nauja lazerio technika leidžia pakankamai išmatuoti vandens izotopus, kad tyrėjai galėtų suprasti tiek vandens transportą, tiek ir išsami debesų mikrofizika, pagrindiniai parametrai, skirti suprasti atmosferos sudėtį, audros raidą ir orų prognozavimą.
„Lazerio technika suteikia mums galimybę išmatuoti įvairius izotopų tipus, esančius visuose vandenyse“, - sakė Websteris. „Turėdami izotopinį pirštų atspaudą, mes nustatėme, kad ledo dalelės, rastos stratosferoje, buvo paliekamos iš apačios, o kai kurios buvo auginamos ten.“
Duomenys padeda paaiškinti, kaip sumažėja į stratosferą patenkančio oro kiekis vandenyje, ir parodo, kad laipsniškas pakilimas ir greitas judėjimas aukštyn, susijęs su aukštų debesų sistemomis (konvekcinis loftas), vaidina svarbų vaidmenį nustatant stratosferos sausumą.
Orlaivio misijos tikslas buvo suprasti formavimąsi, mastą ir procesus, susijusius su gysločio debesimis. Misija naudojo šešis NASA ir kitų federalinių agentūrų lėktuvus stebėjimams virš debesų, debesyse ir po jais. Derindami orlaivių duomenis su antžeminiais duomenimis ir palydovais, mokslininkai turi geresnį vaizdą apie debesų, vandens garų ir atmosferos dinamikos ryšį nei anksčiau. Jie taip pat gali geriau suprasti NASA įprastus palydovų matavimus.
Misiją finansavo NASA Žemės mokslo įmonė. Įmonė siekia suprasti Žemę kaip integruotą sistemą ir pritaikyti Žemės sistemos mokslą, kad būtų galima geriau prognozuoti klimatą, orus ir gamtos pavojus naudojant unikalų kosmoso pranašumą. Norėdami gauti daugiau informacijos apie „Alias“, apsilankykite: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Norėdami gauti daugiau informacijos apie NASA, apsilankykite: http://www.nasa.gov.
JPL NASA valdo Kalifornijos technologijos institutas Pasadena
Originalus šaltinis: NASA / JPL žinių spauda
