Bildekreditt: NASA / JPL
Et aspekt av jordens klima, fordeling av vanndamp, kan ha betydelige konsekvenser for klimaendringer og ozonnedbrytning. For å forstå dens betydning bruker forskere fra NASA spesielle fly for å lage et detaljert kart over hvordan vanndamp beveger seg rundt i atmosfæren, fra overflaten av jorden og opp til en høyde på 40 km, der luften tørker helt ut. De var i stand til å fortelle hvilken damp som ble skapt i store høyder og som ble flyttet opp av luftstrømmer.
NASA-forskere har åpnet et nytt vindu for å forstå atmosfærisk vanndamp, dets implikasjoner for klimaendringer og nedbryting av ozon.
Forskerne har laget det første detaljerte kartet over vann som inneholder tungt hydrogen og tunge oksygenatomer inn og ut av skyer, fra jordoverflaten til rundt 25 mil oppover, for bedre å forstå dynamikken i hvordan vann kommer inn i stratosfæren.
Bare små mengder vann når den tørre stratosfæren, 10 til 50 kilometer over jorden, så enhver økning i vanninnholdet kan potensielt føre til ødeleggelse av en viss ozonskjermingsevne i denne delen av atmosfæren. Dette kan gi større ozonnedbrytninger over Nord- og Sørpolen, så vel som på mellomvidde breddegrader.
Vann former jordas klima. Den store mengden av den i den nedre atmosfæren, troposfæren, styrer hvor mye sollys som kommer gjennom planeten, hvor mye som er fanget i himmelen vår, og hvor mye som går tilbake til verdensrommet. Høyere i stratosfæren, der det meste av jordens ozonskjold beskytter overflaten mot skadelige ultrafiolette stråler, er det veldig lite vann (mindre enn 0,001 av overflatekonsentrasjonen). Forskere forstår ikke helt hvordan luft tørkes før den kommer til denne regionen.
I troposfæren eksisterer vann som damp i luft, som flytende dråper i skyer, og som frosne ispartikler i sirrusskyer i høy høyde. Siden det er så mye vann nærmere Jorden og så få mil over, er det viktig å forstå hvordan vann kommer inn og forlater stratosfæren. Det isotopiske innholdet, det naturlige fingeravtrykket som de tunge vannformene etterlater, er nøkkelen til å forstå prosessen. En isotop er en hvilken som helst av to eller flere former for et element som har de samme eller veldig nært beslektede kjemiske egenskapene og samme atomnummer, men forskjellige atomvekter. Et eksempel er oksygen 16 mot oksygen 18– begge er oksygen, men det ene er tyngre enn det andre.
Tungt vann blir lettere kondensert eller frosset ut fra sin damp, noe som fører til at distribusjonen av typen skiller seg noe fra den vanlige isotopformen av vann. En måling av den isotopiske sammensetningen av vanndamp gjør det mulig for forskere å bestemme hvordan vann kommer inn i stratosfæren.
"For første gang har vi innhold av vannisotop som er kartlagt i utrolige detaljer," sier Dr. Christopher R. Webster, senior forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California. Webster er hovedforfatter av en vitenskapelig artikkel som kunngjør den nye funn i tidsskriftet Science. Dr. Andrew J. Heymsfield, fra National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colo., Er medforfatter.
Å måle vannisotoper er ekstremt utfordrende, fordi de bare representerer en liten brøkdel, mindre enn en prosent, av det totale vannet i atmosfæren. Detaljerte målinger ble gjort ved hjelp av et Aircraft laser-infrarødt absorpsjonsspektrometer (Alias) som flyr ombord på NASAs WB-57F jetfly i høyden i juli 2002. Denne nye laserteknikken muliggjør kartlegging av vannisotoper med tilstrekkelig oppløsning for å hjelpe forskere til å forstå både vanntransport og detaljert mikrofysikk av skyer, sentrale parametere for å forstå atmosfærens sammensetning, stormutvikling og værvarsling.
"Laserteknikken gir oss muligheten til å måle de forskjellige isotoper som finnes i alt vann," sa Webster. "Med det isotopiske fingeravtrykket oppdaget vi at ispartiklene som ble funnet under stratosfæren, var hevet nedenfra, og noen ble dyrket der på plass."
Dataene er med på å forklare hvordan vanninnholdet i luft som kommer inn i stratosfæren reduseres, og viser at gradvis oppstigning og rask bevegelse oppover assosiert med høye skysystemer (konvektiv lofting) begge spiller roller for å etablere tørrheten i stratosfæren.
Hensikten med flyoppdraget var å forstå dannelsen, omfanget og prosessene forbundet med cirrusskyer. Oppdraget brukte seks fly fra NASA og andre føderale etater for å gjøre observasjoner ovenfor, i og under skyene. Ved å kombinere flydata med bakkebasert data og satellitter, har forskere et bedre bilde av forholdet mellom skyer, vanndamp og atmosfærisk dynamikk enn tidligere. De kan også bedre tolke satellittmålinger rutinemessig utført av NASA.
Oppdraget ble finansiert av NASAs Earth Science Enterprise. Enterprise er dedikert til å forstå Jorden som et integrert system og anvende Earth System Science for å forbedre prediksjonen av klima, vær og naturlige farer ved å bruke det unike utsiktspunktet i rommet. For mer informasjon om Alias, besøk: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
For informasjon om NASA, besøk: http://www.nasa.gov.
JPL blir administrert for NASA av California Institute of Technology i Pasadena
Originalkilde: NASA / JPL News Release
