NASAs luftbårne mission vender tilbage til Afrika for at studere røg, skyer

NASAs P-3 forskningsfly begynder flyvninger i denne måned gennem både skyer og røg over det sydlige Atlanterhav for at forstå, hvordan små luftbårne partikler kaldet aerosoler ændrer skyernes egenskaber, og hvordan de påvirker mængden af ​​indgående sollys, skyerne reflekterer eller absorberer.

Observationerne af aerosoler over skyer og deres interaktioner, eller ORAKLER, feltmission udfører den månedlange feltkampagne fra São Tomé og Principé, en ø-nation ud for Afrikas vestkyst. Derfra vil forskere undersøge et område ud for Angolas kyst, hvor to fænomener mødes. Den ene er naturlig:en lavtliggende skybanke, der naturligt dannes over havet. Den anden er i det mindste delvist menneskeskabt:en røgdamp fra sæsonbetonede brande på landbrugsmarker i det centrale Afrika.

Den korte levetid for aerosoler i atmosfæren gør dem til blandt de mest variable komponenter i Jordens klimasystem. En paraplybetegnelse for enhver lille partikel suspenderet i atmosfæren, aerosoler kan være enten lyse eller mørke, reflekterende eller absorberende af sollys, og kan forstærke eller undertrykke dannelsen af ​​skydråber. De kan være naturlige, som ørkenstøv, havsalt eller pollen. De kan også skyldes menneskelige aktiviteter, såsom sulfatpartikler, der dannes ved oxidation af svovldioxid, der udsendes fra kraftværker, eller, som det er tilfældet i Centralafrika, sod og aske fra menneskeskabte brande.

"Forestil dig en røgfane, " sagde ORACLES Principal Investigator Jens Redemann fra NASA's Ames Research Center i Californiens Silicon Valley. "Hvis du ser det over kontrasten fra et mørkt hav, det ser lettere ud, hvilket betyder, at de aerosoler, der udgør røgen, ville have en kølende effekt i toppen af ​​atmosfæren - de reflekterer mere stråling."

I modsætning, "hvis du ser på de aerosolpartikler over et skydæk, de får skyerne til at se mørkere ud nogle gange, og det ville have en opvarmende effekt i toppen af ​​atmosfæren, " han sagde.

Det store udvalg af aerosolpartikeltyper og det faktum, at de bliver i atmosfæren i kun dage til uger, sammenlignet med år brugt af drivhusgasser, betyder, at de er blandt de mest udfordrende at forstå og indarbejde i klimamodeller, sagde Redemann, Derfor er data indsamlet fra P-3-flymålingerne af aerosoler og skyer så vigtige.

"Ideelt set vi vil skabe et datasæt, som klimamodellerer kan bruge til at teste deres parametrisering af disse sky-aerosol-interaktioner, sagde Redemann. Så ti år fra nu, nogen kan gå tilbage og sige, 'OKAY, Jeg spekulerer på, om disse fyre indsamlede data om mekanismer A, B, C og det kan jeg bruge til at få mekanismerne korrekte i min model.'"

En af disse klimamodellere er Susanne Bauer ved NASAs Goddard Institute for Space Studies i New York City, som også er medlem af ORACLES videnskabsteam.

"For at udvikle klimamodeller, vi skal overveje mikrofysiske processer, såsom hvordan en skydråbe dannes, og hvordan sådanne dråber og fysiske forhold i og uden for en sky ændres af tilstedeværelsen af ​​aerosoler, " sagde hun. "Disse kan kun måles i marken."

Disse mikroskopiske interaktioner mellem partikler og dråber har flere virkninger. Ud over direkte effekter som at absorbere eller reflektere sollys, Bauer sagde, "de kan ændre, hvor meget sollys en sky reflekterer tilbage til rummet og en skys levetid. Muligvis kan de påvirke, om det regner, eller om en sky begynder at drysse." At forstå disse småskalaprocesser er afgørende for at få viden om, hvordan menneskeskabt forurening ændrer klimaet globalt via skyeffekter.

NASAs P-3 forskningsfly, administreret på NASA's Wallops Flight Facility i Virginia, er udstyret med en række instrumenter til direkte at måle disse og andre egenskaber fra luft trukket ind i flyet gennem indløb på sider og vinger. Hvert instrument drives af små grupper af videnskabsmænd, der udgør ORACLES forskerteam.

"Det arbejde, vi udfører, kan kun udføres af en stor, dedikeret team, " sagde Bernadette Squire Luna, ORACLES projektleder hos Ames, der administrerer logistikken for de næsten hundrede forskere, der roterer gennem São Tomé i august. "Vi har forskere fra fem NASA-centre, ti universiteter og to nationale laboratorier, samt nye internationale partnerskaber."

Indsættelsen i august 2017 er den anden af ​​tre årlige indsættelser designet til at fange forskellige dele af landbrugets brandsæson hvert år.