NASA begiver sig ud på fem amerikanske ekspeditioner rettet mod luft, land og hav

NASA sender fem luftbårne kampagner på tværs af USA i 2020 for at undersøge grundlæggende processer, der i sidste ende påvirker menneskers liv og miljøet, fra snestorme langs østkysten til havhvirvler ud for San Franciscos kyst.

Videnskabsteam vil gå om land, hav og luft som en del af flerårige kampagner finansieret af NASAs Earth Venture-program. Dette er NASAs tredje serie af konkurrencedygtigt udvalgte Earth Venture suborbitale undersøgelser.

NASA bruger rummets udsigtspunkt til at øge vores forståelse af vores hjemmeplanet, forbedre liv og sikre vores fremtid. For at få et mere komplet billede af, hvordan og hvorfor vores planet ændrer sig, agenturet sponsorerer også intensive feltkampagner rettet mod kritiske videnskabelige spørgsmål, der kan drage fordel af et dybere kig ved at udnytte NASA's kapacitet inden for luftbåren videnskab.

Kampagner vil udføre videnskab på en række forskellige platforme. Fly i høj højde vil observere kemi i stratosfæren, langt uden for rækkevidde af kommercielle fly, at studere virkningen af ​​intense storme, der bryder troposfæren, hvor der er mest vejr. En flotille af autonome svævefly og flydere vil tage til Stillehavet for at måle temperatur og saltholdighed ved og under vandoverfladen for bedre at forstå udvekslingen af ​​varme mellem hav og atmosfære. Forskere vil stige ned på vådområder til fods og med båd for at studere, hvordan stigning i havniveauet påvirker delta-økosystemer.

De fem nye Earth Venture integrerede luftbårne og overfladefeltkampagner begynder deres første år med feltarbejde i 2020, løber fra januar til oktober.

Intense snefaldsbegivenheder

På den tætbefolkede amerikanske østkyst, vintersnestorme er både hyppige og forstyrrende. Snestorme kan lukke veje og lukke virksomheder og er farlige for alle, der fanges i dem. De storm- og skyprocesser, der er ansvarlige for snestorme, er ofte unøjagtigt gengivet af prognosemodeller og er vanskelige at måle fra rummet, hvilket resulterer i dårlige snefaldsforudsigelser.

Undersøgelsen af ​​mikrofysik og nedbør for atlanterhavskyst-truende snestorme, eller PÅVIRKNINGER, luftbåren undersøgelse af disse snestorme, som går i marken i januar, har til formål at få bedre styr på, hvordan sneen fordeler sig i skyerne.

"Folk ser billeder af disse store skyer og tror, ​​de sner overalt, men det er de ikke, "sagde IMPACTS hovedforsker Lynn McMurdie ved University of Washington i Seattle." Inde i skyerne er disse lange smalle områder med mere intense snebånd. Vi forsøger at forstå, hvorfor de dannes, og hvordan de udvikler sig med den udviklende storm. Hvis vi kan forstå processerne i skyerne, vi kan bedre forudsige, hvordan de fordeler snefald til os på jorden."

IMPACTS er den første store feltkampagne til at studere snestorme på østkysten i 30 år. Instrumenteringen, der vil flyve på NASAs ER-2 højhøjdefly og P-3 skyprøvetagningsfly er et betydeligt fremskridt siden da, gør det nu til et passende tidspunkt at lukke videnskløften om snestorme og hjælpe videnskabsmænd med at forbedre, hvordan de fortolker satellitdata og inkorporerer dem i vejrudsigtsmodeller. ER-2 flyver ud af Hunter Army Airfield i Savanna, Georgien, og P-3 vil flyve ud af NASAs Wallops Flight Facility i Virginia.

Ocean-atmosfære opvarmning

Cirkulære vandstrømme kaldet hvirvler spiller en vigtig rolle i klima og havøkologi, da de letter varmeudvekslingen mellem havet og atmosfæren og den lodrette transport af næringsstoffer, ilt, og opløste gasser i det øvre hav. Nogle hvirvler er hundredvis af kilometer i diameter, mens andre, kaldet sub-mesoscale hvirvler, varierer i størrelse fra 1 til 10 kilometer, for lille til, at nuværende havovervågningssatellitter kan observere detaljeret.

I april, forskere med Sub-Mesoscale Ocean Dynamics Experiment, eller S-MODE, vil vove 200 miles ud for kysten af ​​San Francisco for at foretage de kritiske observationer. Tre videnskabelige fly - NASAs King Air og Gulfstream V, Ud over en lejet Twin Otter - vil havforskningsfartøjet Oceanus og en række autonome platforme blive udstyret med instrumentering til temperaturmåling, saltholdighed, og havets hastighed på tværs af forskellige tids- og rumlige skalaer. Flyrejser stammer fra Moffett Federal Airfield ved NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley.

Computersimuleringer indikerer, at disse hvirvler har vigtige langsigtede virkninger på det øvre hav, men deres forudsigelser er følsomme over for relativt små detaljer i, hvordan simuleringerne implementeres. Opløsningen og detaljerne i disse simuleringer har overgået vores evne til at observere dem med rumbårne eller in situ sensorer.

"Disse tilsyneladende små faktorer betyder noget, når vi simulerer klimasystemet på lange tidsskalaer, " sagde hovedefterforsker Thomas Farrar, en fysisk oceanograf ved Woods Hole Oceanographic Institution. "Målinger fra S-MODE kan hjælpe os med at forstå, hvor godt disse processer er repræsenteret i modeller, og hvordan man kan forbedre deres repræsentation."

Floddeltaer og havniveaustigning

Millioner af mennesker er afhængige af tjenester leveret af kystdeltaer som Mississippi River Delta. Disse tjenester omfatter at fungere som planteskoler for fisk, krebsdyr og andre dyr, udover at beskytte vores infrastruktur mod orkaner og tsunamier. Imidlertid, de fleste større deltaer rundt om i verden synker under havniveaustigning og forsvinder, tager de levebrød og økologiske tjenester, de leverer, med sig.

Delta-X-missionen vil studere Mississippi River Delta for at forstå, hvilke dele af regionen der sandsynligvis vil forsvinde, og hvilke der vil overleve. Deltaerne kan muligvis følge med havniveaustigningen, hvis der aflejres nok sediment, og hvis planterne er sunde nok til at gro rødder. Delta-X-forskere vil bruge luftbårne fjernmålingsinstrumenter ombord på NASAs King Air- og Gulfstream-fly, med flyvninger med oprindelse fra Lakefront Lufthavn i New Orleans og NASAs Johnson Space Center, og feltmålinger af vandstrømmen for at bestemme, hvor sediment transporteret af det vand vil blive aflejret. Forskerne vil også kvantificere, hvor meget organisk jord der skabes ved nedbrydning af planter.

"Disse nye data vil hjælpe os med at forstå og afbøde virkningen af ​​havniveaustigninger på de meget vigtige kystressourcer, der findes i deltaer, " sagde Delta-X hovedefterforsker Marc Simard fra Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien.

Aerosoler, der skifter skyer

Aerosolskyens meteorologiske interaktioner over det vestlige atlantiske eksperiment, eller AKTIVER, vil se på den kritiske rolle, marine grænselagsskyer spiller i Jordens energibalance og vandkredsløb. Denne type sky dækker store strækninger af planetens oceaner. Hvordan skysystemer ændrer sig, er fortsat en af ​​de største tilbageværende usikkerheder i modeller, der ser på global opvarmning.

Kampagnen, der begynder i februar, vil fokusere på det vestlige Nordatlanterhav, hvor forskere vil måle en bred vifte af aerosol, skyer og meteorologiske forhold. Forskere vil udføre videnskabelige flyvninger på to fly-en NASA Falcon og King Air-der vil flyve på en koordineret måde, mens de er udstyret med et væld af fjernmåling og instrumenter på stedet. Fly vil komme fra NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia.

"På trods af mange tidligere feltkampagner, vi har ikke omfattende målinger under en række forhold til at drage sikre konklusioner om virkningerne af disse interaktioner mellem aerosoler, skyer og meteorologi om klima, " sagde Armin Sorooshian, AKTIVER hovedforsker fra University of Arizona. "Med denne undersøgelse, vi har til hensigt at løse dette problem og levere data, som det internationale videnskabssamfund kan bruge i år og årtier fremover."

Når stærke storme slår ind i Stratosfæren

I juni, Sommerstratosfærens dynamik og kemi, eller DCOTSS, vil undersøge intense storme, der dannes over det centrale USA i sommermånederne. Når disse storme bliver høje nok, de overskrider troposfæren, det laveste lag af Jordens atmosfære, og kan injicere vanddamp og forurenende stoffer i stratosfæren ovenfor, væsentligt ændre dens kemiske sammensætning. De kan endda påvirke stratosfærisk ozon negativt, som absorberer skadeligt ultraviolet lys fra solen.

Forskerne vil målrette mod disse overskydende storme ved hjælp af data fra vejrsatellitter og jordbaseret radar og vil indsamle målinger med NASAs ER-2 højhøjdefly, som vil flyve op til 70, 000 fod, væsentligt højere end de fleste forskningsfly kan køre. Fly vil komme fra Salina, Kansas.

"DCOTSS er den første videnskabelige mission specielt designet til at observere materiale løftet ind i stratosfæren af ​​intense tordenvejr, " sagde Ken Bowman, DCOTSS hovedefterforsker fra Texas A&M University. "Ved direkte at måle stormudstrømning med ER-2 flyet, vi kan lære, hvordan disse storme påvirker nutidens stratosfære, og hvordan deres påvirkninger kan ændre sig, efterhånden som atmosfæren ændrer sig i de kommende årtier."