NASAs luftbårne mission jager luftforurening gennem årstiderne

Jorden er en planet, der ånder med årstiderne. I vintermånederne ophobes atmosfæriske gasser og luftforurening, venter i dvale, indtil foråret og sommeren bringer solskin og planteliv, udløser transformationer, der ændrer sammensætningen af ​​gasser i atmosfæren. En NASA luftbåren mission vil tage en verdensomspændende undersøgelse af disse sæsonbestemte transformationer ved at flyve fra hjertet af vinteren på den nordlige halvkugle, ned i den solrige sommer på den sydlige halvkugle og tilbage igen.

Dette vil være den anden atmosfæriske undersøgelse lavet af Atmospheric Tomography, eller ATom mission, som først fløj i juli og august, 2016. Videnskabsholdet vil måle mere end 200 gasser samt luftbårne partikler ombord på NASAs DC-8 flyvende laboratorium. I særdeleshed, de er interesserede i drivhusgasforurenende stoffer som metan og troposfærisk ozon, og dårligt forståede partikler som sort kulstof. Hvordan disse forurenende stoffer interagerer og bevæger sig rundt på planeten, vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå luftforurening og klimaændringer nu og i fremtiden.

"Vi tager til de nordlige polarområder på det allerbedste tidspunkt, " sagde Steven Wofsy, en atmosfærisk videnskabsmand ved Harvard University i Cambridge, Massachusetts, og AToms projektforsker.

Denne vinter, de forventer at observere ophobningen af ​​forurenende stoffer fra Europa, De Forenede Stater, Canada, det nordlige Kina, og Rusland, som bliver fanget i vinterens kolde kuppel indtil foråret.

"Vi vil se denne kemi ved hjælp af instrumentering, som ingen har haft før, og vi vil virkelig begynde at forstå, hvad der sker, efterhånden som disse ting opbygges, " sagde Wofsy. Vinterens ophobning af gasser sætter scenen for de kemiske processer, der opstår i atmosfæren, når sollys vender tilbage til Arktis.

Sollys er energi, og på samme måde som det understøtter livet på Jorden gennem planters fotosyntese, det driver også det kemiske system i atmosfæren. Indkommende ultraviolet stråling giver højenergifotoner, der kan rive gasmolekyler fra hinanden, transformerer dem til nye meget reaktive fragmenter. Et af AToms videnskabelige mål er at forstå disse fotokemiske processer, som hjælper med at fjerne forurenende stoffer og drivhusgasser fra atmosfæren.

Disse fotokemiske processer vil være i fuld gang, mens missionen flyver fra Alaska ned i Stillehavet til New Zealand og den sydlige halvkugle sommer.

"Vi er på vej ind på den sydlige halvkugle i bedste sendetid, " sagde Michael Prather, en atmosfærisk videnskabsmand ved University of California Irvine og AToms stedfortrædende projektforsker. "Det er, når sollys er dernede. Det er den største fotokemiske aktivitet. Det er den største biologiske aktivitet i de sydlige oceaner."

Fordi den sydlige halvkugle rummer færre landmasser og mindre af verdens befolkning, den sydlige atmosfære er generelt renere end på den nordlige halvkugle. Ifølge Prather, det betyder, at det potentielt bliver lettere at observere gasser og partikler, især fra marine planter, som reagerer med gasser, der allerede er i atmosfæren. Havrelaterede reaktioner er i øjeblikket dårligt forstået og er en af ​​hovedårsagerne til, at ATom laver sin undersøgelse.

"For at få de detaljer, vi har brug for, i et forsøg på bedre at forstå atmosfæren, vi skal undersøge så meget af det som muligt, så vi vil flyve lodrette profiler gennem atmosfæren fra 500 fod over havoverfladen op til 35, 000 fod, hvor kommercielle flyselskaber flyver, " sagde projektleder David Jordan fra NASAs Ames Research Center i Mountain View, Californien.

Til jorden rundt-rejsen, NASAs DC-8 fly vil bære mere end 20 videnskabelige instrumenter, der måler både større og mindre gasser samt partikler. Flyet er omtrent på størrelse med et mellemstort kommercielt passagerfly og stritter med indsugningsventiler til at prøve luften. Det vil lave en næsten kontinuerlig serie af blide nedstigninger og stigninger for at fange den mest kemisk aktive del af atmosfæren, fra den relativt varme fugtige luft over havoverfladen såvel som den koldere, tør luft i sin højeste højde på 35, 000 fod, og alt derimellem.

Efter en første flyvning fra NASAs Armstrong Flight Research Center i Palmdale, Californien, til ækvator og tilbage, DC-8 vil gøre ni stop i løbet af 28 dage, afgang fra Californien til Nordpolen, så videre til troperne, det sydlige ocean omkring Antarktis, og over til den sydlige spids af Sydamerika, før de fløj nordpå over Atlanterhavet mod Grønland, derefter over det arktiske hav tilbage til Alaska. Den sidste del vil returnere videnskabsholdet til Californien.

AToms vintermission vil være den anden af ​​fire implementeringer, der vil finde sted gennem 2018. Den er finansieret af NASAs Earth Venture-program og administreres af Earth Science Project Office i Ames. Et team på over 100 mennesker – videnskabsmænd, ingeniører, flybesætning og personale – på tværs af offentlige myndigheder og universiteter vil støtte missionen både i luften og fra jorden.