NASAs verdenstur i atmosfæren afslører overraskelser undervejs

To tredjedele af Jordens overflade er dækket af vand - og to tredjedele af Jordens atmosfære ligger over oceanerne, langt fra land og de traditionelle måder, folk måler de gasser og forurenende stoffer på, der kredser gennem luften og rundt om kloden. Mens satellitter i rummet, der måler de store gasser, kan lukke noget af dette hul, det kræver et fly at finde ud af, hvad der virkelig sker i luftens kemi over havene. Det er her, NASAs Atmospheric Tomography (ATom)-mission kommer ind.

Siden 2016, et team af forskere med 25 avancerede instrumenter ombord på NASAs DC-8 forskningsfly har prøvet over 400 forskellige gasser og en bred vifte af luftbårne partikler på månedlange udflugter fra Alaska ned i Stillehavet til New Zealand, derefter over til Sydamerika og op ad Atlanten til Grønland, og over det arktiske hav. Langt fra land, atmosfæren over havet er det sted, hvor man finder den reneste luft på planeten – i hvert fald i teorien. I løbet af tre implementeringer, og med deres fjerde og sidste vandring, der begynder i slutningen af ​​april, holdet har fundet overraskende niveauer af forurenende stoffer over Stillehavet, Atlanterhavet og det arktiske hav.

"Det er forbløffende at se så tæt forurening midt i havet, så langt fra kilderegionerne, " sagde AToms hovedefterforsker Steve Wofsy fra Harvard University, minde om deres flyvning op i midten af ​​Atlanterhavet og deres stop ved Ascension Island halvvejs mellem Afrika og Sydamerika, lige syd for ækvator.

"Da vi steg ned første gang, vi var forbløffede over at befinde os i en tyk tåge af røg og støv, der stammer fra Afrika, tusindvis af kilometer mod øst. Disen havde en utiltalende gul-brun nuance og var så tyk, at vi ikke kunne se havet. Alle de hundredvis af forurenende kemikalier, vi måler, havde meget høje mængder. Ved hvert genbesøg siden det første, vi har fundet en lignende palle, der strækker sig over tusindvis af kilometer, spænder over hele det tropiske Atlanterhav, " han sagde.

Computermodeller, der simulerer bevægelsen af ​​de store gasser såsom kulilte, skabt af ufuldstændig forbrænding fra brande, er et af værktøjerne, som ATom-teamet bruger til at få en idé om, hvad de kan se på hvert etape af deres flyvning. Det er også et af de værktøjer, de evaluerer.

"En af de store ting ved ATom er at vise, hvor godt modellen generelt fungerer, " sagde Paul Newman, chefforsker for jordvidenskab ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Modellen kombinerer vejrudsigter med kendt atmosfærisk kemi for at fortælle dem, hvor og hvornår en forureningsfane vil krydse flyvevejen. "Men det går glip af mange detaljer. Det giver dig en forståelse af, hvor tingene kommer fra, og det giver dig mulighed for at forfine din videnskab. Så vi er ikke derude og opdager ukendte lande, men det er ligesom, Jeg har et kort over Iowa, og jeg kører rundt der, og det kort er sandsynligvis, alt efter hvor gammel den er 95 procent rigtigt. Det er de 5 procent forkerte, der er interessant."

En af disse interessante afvigelser fandt sted over Arktis, ifølge atmosfærisk videnskabsmand og ATom-teamforsker Róisín Commane ved Columbia University i New York City. "En af de største forureningsfaner, vi har set, blev ikke forudsagt af modellerne, som kom fra brande i Sibirien. Så ATom har givet os et øjebliksbillede af, hvad vi måske mangler, " hun sagde.

Sporing af fjer er kun det første skridt. Det næste er at få en bedre forståelse af, hvordan de ændrer sig, når de dvæler over havet. For eksempel, kulbrinter fra røgfaner reagerer i sollys med andre gasser og danner ozon, en drivhusgas og luftforurening, der er bedst kendt som hovedingrediensen i bysmog. Instrumenterne ombord på DC-8'eren kan detektere både selve ozon og alle de gasser, der producerer ozon ved kemiske reaktioner. Det betyder, at udover at spore ozon i faner fra land, ATom-teamet kan også bestemme, hvor meget der produceres af andre gasser over havet.

Stillehavets centrum er meget længere fra land end Atlanterhavet. der, ATom observerede generelt lave ozonniveauer, men produktionen af ​​ny ozon over havet baseret på den målte række af ingrediensgasser var højere end modellerne forudsagde.

"Dette antyder, at det fjerne Stillehav er en større kilde til troposfærisk ozon, end vi tidligere har forstået, " sagde AToms stedfortrædende projektforsker Michael Prather ved University of California, Irvine. "Det er et foreløbigt resultat, og vi mangler endnu at analysere, om denne producerede ozon er naturlig eller relateret til forurening, men det betyder, at vi bliver nødt til at genoverveje, hvad vi mener om, hvor meget ozon, der produceres over de fjerne oceaner, og hvad det betyder for klimaet og vores indsats for at reducere ozonforureningen på landjorden."

TToms endelige udrulning vil finde sted til foråret. Med de atmosfæriske data, de har indsamlet under flyvninger fra hver sæson af året, videnskabsholdet vil fortsætte med at analysere dataene og forbedre de atmosfæriske modeller, der hjælper os med at forstå vores hjemmeplanet.

ATom er finansieret af NASAs Earth Venture-program og administreres af Earth Science Project Office på NASAs Ames Research Center i Silicon Valley. DC-8 forskningsflyet styres af NASAs Armstrong Flight Research Center i bygning 703 i Palmdale, Californien. Et team på over 100 mennesker – videnskabsmænd, ingeniører, flybesætning og personale – på tværs af offentlige myndigheder og universiteter understøtter missionen både i luften og fra jorden.