Forskere flyver og sejler til det mest stormfulde sted på Jorden for at studere skyprocesser

Med skib og med fly, Forskere fra Institut for Atmosfærisk Videnskab vovede sig til det mest stormfulde sted på Jorden, det sydlige ocean, at samle sky, aerosol- og nedbørsdata for et projekt kaldet SOCRATES. Viden opnået under skyerne i det sydlige hav, stråling, Aerosol Transport Experimental Study forventes at forbedre vejr- og klimamodellerings- og prognosekapaciteter over hele kloden.

Dataindsamling

Kandidatstuderende Kathryn Moore, stationeret ombord på forskningsfartøjet RV Investigator, indsamlede data og prøver for at dokumentere primær iskernedannelse og dens indflydelse på skyfasen. Primær isnukleation er dannelsen af ​​de første iskrystaller i en sky, som normalt forekommer på atmosfæriske aerosolpartikler kendt som iskernedannende partikler. Cloud fase er tilstanden af ​​skyen, væske eller is.

"SOCRATES-projektet blev designet til at indsamle prøver og observationer for at levere nye datasæt og parameteriseringer, som kan bruges til at teste og forbedre vejr- og klimamodeller, " forklarede Moore.

Hands-on dataindsamling var nødvendig for at fremme forståelsen af ​​skydannelse over det sydlige ocean, fordi nuværende vurdering er næsten udelukkende baseret på satellitobservationer. Denne kløft i viden fører til unøjagtige klimamodeller.

"Det sydlige Ocean er en af ​​de mest fjerntliggende regioner på Jorden, langt fra menneskeskabte og terrestriske aerosolkilder, og så det er et ideelt sted at studere naturlige aerosoler og deres interaktioner med skyer og stråling, " sagde Moore.

En multinational kampagne

CSU's hold af videnskabsmænd havde instrumenter ombord på både RV Investigator, et forskningsfartøj fra Australian Marine National Facility, og HIAPER, eller den højtydende instrumenterede luftbårne platform for miljøforskning. HIAPER er et stærkt modificeret Gulfstream V-jetfly, der ejes af National Science Foundation og drives af National Center for Atmospheric Research in Boulder (NCAR). Projektet er et samarbejde mellem amerikanske universiteter og australske videnskabsmænd, med den amerikanske del finansieret af NSF og støttet af NCAR.

"Det var virkelig en multinational kampagne, " sagde seniorforsker Paul DeMott, der ledede gruppen fra CSU. "Vores teams rolle var at indsamle data, der i sidste ende hjælper med at forklare fejl i globale klimamodellers forudsigelser af solstråling, der når havets overflade."

Fund

Iskernedannende partikler er suspenderet i atmosfæren og danner grundlaget for den mest almindelige metode til isdannelse i atmosfæren. Selvom de iskernedannende partikler er meget sjældne, de har stærk kontrol over væske- eller isfaserne i en sky. Når først en sky er iset, eller forvandlet fra overvejende flydende til is, dets reflekterende egenskaber og strålingseffekt ændrer sig betydeligt, og det kan begynde at falde ud som sne eller is, frem for bare regn.

DeMott delte flyveforskeropgaver med nyligt CSU-kandidat Christina McCluskey, nu en NCAR Advanced Study Program postdoc-stipendiat. DeMott og McCluskey brugte to metoder til at vurdere iskernedannende partikelkoncentrationer og en bioaerosoldetektor, mens de fløj over det sydlige ocean, ligesom Moore var ved at indsamle lignende prøver ved hjælp af de samme metoder på havets overflade, sammen med vandprøver.

"Som forventet, koncentrationerne af iskernedannende partikler over det sydlige ocean var nogle af de laveste på Jorden, både i det marine grænselag ved overfladen og højere oppe i troposfæren, "Sagde Moore.

Stadig, det ekstraordinært lave antal af partikler i luften var noget overraskende for DeMott, ligesom nogle andre opdagelser.

"Skyer var også mere flerlagede, end vi havde forventet, og dette har konsekvenser for strålingsoverførsel og satellitdetektion, " sagde DeMott.

I betragtning af ekspeditionens brede omfang og den enorme mængde analyser, der endnu ikke skal udføres, opdagelser og endelige konklusioner er stadig i horisonten. Imidlertid, ifølge DeMott, SOCRATES-projektet har allerede været en succes.

"Vi udførte den mest omfattende karakterisering af det sydlige Oceans skyer og aerosoler, der endnu er foretaget, vores datasæt er rige, og vi vil være i stand til at besvare vores vigtigste hypoteser."