Kredit za sliku: NASA/JPL
Jedan aspekt Zemljine klime, distribucija vodene pare, mogao bi imati značajne implikacije na klimatske promjene i oštećenje ozona. Kako bi razumjeli njegov značaj, NASA-ini znanstvenici koriste posebne zrakoplove za izradu detaljne karte kretanja vodene pare u atmosferi, od površine Zemlje do visine od 40 km, gdje se zrak potpuno isušuje. Bili su u stanju reći koja je para nastala na velikim visinama, a koja je pomaknuta zračnim strujama.
NASA-ini znanstvenici otvorili su novi prozor za razumijevanje atmosferske vodene pare, njezinih implikacija na klimatske promjene i oštećenje ozona.
Znanstvenici su izradili prvu detaljnu kartu vode koja sadrži teški vodik i teške atome kisika u i izvan oblaka, od površine Zemlje do nekih 25 milja naviše, kako bi bolje razumjeli dinamiku kako voda ulazi u stratosferu.
Samo male količine vode dosežu sušnu stratosferu, 10 do 50 kilometara (6 do 25 milja) iznad Zemlje, tako da bi svako povećanje sadržaja vode potencijalno moglo dovesti do uništenja neke sposobnosti zaštite od ozona u ovom dijelu atmosfere. To bi moglo uzrokovati veća oštećenja ozona iznad sjevernog i južnog pola, kao i na srednjim geografskim širinama.
Voda oblikuje klimu na Zemlji. Njegova velika količina u nižoj atmosferi, troposferi, kontrolira koliko sunčeve svjetlosti prolazi do planeta, koliko je zarobljeno na našem nebu, a koliko se vraća u svemir. Više u stratosferi, gdje većina Zemljinog ozonskog štita štiti površinu od štetnih ultraljubičastih zraka, ima vrlo malo vode (manje od 0,001 površinske koncentracije). Znanstvenici ne razumiju u potpunosti kako se zrak suši prije nego što dođe u ovo područje.
U troposferi voda postoji kao para u zraku, kao kapljice tekućine u oblacima i kao smrznute čestice leda u cirusnim oblacima na velikim visinama. Budući da ima toliko vode bliže Zemlji i tako nekoliko milja iznad, važno je razumjeti kako voda ulazi i izlazi iz stratosfere. 'Sadržaj izotopa', prirodni otisak prsta koji ostavljaju teški oblici vode, ključan je za razumijevanje procesa. Izotop je bilo koji od dva ili više oblika elementa koji imaju ista ili vrlo blisko povezana kemijska svojstva i isti atomski broj, ali različite atomske težine. Primjer je kisik 16 naspram kisika 18 – oba su kisik, ali jedan je teži od drugog.
Teška voda se lakše kondenzira ili smrzava iz svoje pare, što uzrokuje da se priroda njezine distribucije donekle razlikuje od uobičajenog izotopskog oblika vode. Mjerenje izotopskog sastava vodene pare omogućuje znanstvenicima da odrede kako voda ulazi u stratosferu.
'Prvi put imamo sadržaj izotopa vode mapiran s nevjerojatnim detaljima', rekao je dr. Christopher R. Webster, viši znanstveni znanstvenik u NASA-inom Laboratoriju za mlazni pogon, Pasadena, Kalifornija. Webster je glavni autor znanstvenog rada koji najavljuje novi nalazi u časopisu Science. Dr. Andrew J. Heymsfield, iz Nacionalnog centra za istraživanje atmosfere, Boulder, Colo., je koautor.
Mjerenje izotopa vode iznimno je izazovno, jer oni predstavljaju samo mali dio, manje od jedan posto, ukupne vode u atmosferi. Detaljna mjerenja obavljena su korištenjem laserskog infracrvenog apsorpcionog spektrometra (Alias) u zrakoplovu koji je letio na NASA-inom visokom mlaznom zrakoplovu WB-57F u srpnju 2002. Ova nova laserska tehnika omogućuje mapiranje izotopa vode s dovoljnom razlučivosti da pomogne istraživačima razumjeti i vodeni transport i detaljna mikrofizika oblaka, ključni parametri za razumijevanje sastava atmosfere, razvoja oluje i prognoze vremena.
'Laserska tehnika nam daje mogućnost mjerenja različitih vrsta izotopa koji se nalaze u svim vodama', rekao je Webster. 'S izotopskim otiskom prsta otkrili smo da su čestice leda pronađene ispod stratosfere podignute odozdo, a neke su tamo izrasle.'
Podaci pomažu objasniti kako se smanjuje sadržaj vode u zraku koji ulazi u stratosferu i pokazuju da postupno izdizanje i brzo kretanje prema gore povezano s visokim oblačnim sustavima (konvektivni lofting) igraju ulogu u uspostavljanju suhoće stratosfere.
Svrha misije zrakoplova bila je razumjeti formaciju, opseg i procese povezane s cirusnim oblacima. Misija je koristila šest zrakoplova NASA-e i drugih saveznih agencija za promatranje iznad, unutar i ispod oblaka. Kombiniranjem podataka iz zrakoplova sa zemaljskim podacima i satelitima, znanstvenici imaju bolju sliku odnosa između oblaka, vodene pare i atmosferske dinamike nego prije. Oni također mogu bolje interpretirati satelitska mjerenja koja rutinski provodi NASA.
Misiju je financirao NASA-in Earth Science Enterprise. Poduzeće je posvećeno razumijevanju Zemlje kao integriranog sustava i primjeni znanosti o Zemljinom sustavu za poboljšanje predviđanja klime, vremena i prirodnih opasnosti korištenjem jedinstvene točke gledišta svemira. Za više informacija o Aliasu posjetite: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Za informacije o NASA-i posjetite: http://www.nasa.gov.
JPL-om za NASA-u upravlja Kalifornijski institut za tehnologiju u Pasadeni
Izvorni izvor: NASA/JPL Priopćenje
