Πίστωση εικόνας: NASA/JPL
Μια πτυχή του κλίματος της Γης, η κατανομή των υδρατμών, μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κλιματική αλλαγή και στην καταστροφή του όζοντος. Για να κατανοήσουν τη σημασία του, οι επιστήμονες της NASA χρησιμοποιούν ειδικά αεροσκάφη για να κατασκευάσουν έναν λεπτομερή χάρτη του τρόπου με τον οποίο οι υδρατμοί κινούνται στην ατμόσφαιρα, από την επιφάνεια της Γης μέχρι το υψόμετρο των 40 χιλιομέτρων, όπου ο αέρας στεγνώνει τελείως. Ήταν σε θέση να πουν ποιος ατμός δημιουργήθηκε σε μεγάλα υψόμετρα και ποιος μετακινήθηκε προς τα πάνω από τα ρεύματα αέρα.
Οι επιστήμονες της NASA άνοιξαν ένα νέο παράθυρο για την κατανόηση των ατμοσφαιρικών υδρατμών, των επιπτώσεών τους στην κλιματική αλλαγή και την καταστροφή του όζοντος.
Οι επιστήμονες δημιούργησαν τον πρώτο λεπτομερή χάρτη νερού που περιέχει βαρύ υδρογόνο και βαρέα άτομα οξυγόνου μέσα και έξω από τα σύννεφα, από την επιφάνεια της Γης έως περίπου 25 μίλια προς τα πάνω, για να κατανοήσουν καλύτερα τη δυναμική του τρόπου με τον οποίο το νερό εισέρχεται στη στρατόσφαιρα.
Μόνο μικρές ποσότητες νερού φτάνουν στην άνυδρη στρατόσφαιρα, 10 έως 50 χιλιόμετρα (6 έως 25 μίλια) πάνω από τη Γη, επομένως οποιαδήποτε αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε καταστροφή κάποιας ικανότητας θωράκισης του όζοντος σε αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει μεγαλύτερες μειώσεις του όζοντος στον Βόρειο και Νότιο Πόλο καθώς και στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη.
Το νερό διαμορφώνει το κλίμα της Γης. Η μεγάλη ποσότητα του στην κατώτερη ατμόσφαιρα, την τροπόσφαιρα, ελέγχει πόσο ηλιακό φως περνά στον πλανήτη, πόσο παγιδεύεται στον ουρανό μας και πόση ποσότητα πηγαίνει πίσω στο διάστημα. Ψηλότερα στη στρατόσφαιρα, όπου το μεγαλύτερο μέρος της ασπίδας του όζοντος της Γης προστατεύει την επιφάνεια από τις επιβλαβείς υπεριώδεις ακτίνες, υπάρχει πολύ λίγο νερό (λιγότερο από 0,001 της συγκέντρωσης στην επιφάνεια). Οι επιστήμονες δεν καταλαβαίνουν πλήρως πώς στεγνώνει ο αέρας πριν φτάσει σε αυτήν την περιοχή.
Στην τροπόσφαιρα, το νερό υπάρχει ως ατμός στον αέρα, ως σταγονίδια υγρού στα σύννεφα και ως παγωμένα σωματίδια πάγου στα σύννεφα κίρους μεγάλου υψομέτρου. Δεδομένου ότι υπάρχει τόσο πολύ νερό πιο κοντά στη Γη και τόσα λίγα μίλια πάνω, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς το νερό εισέρχεται και εξέρχεται από τη στρατόσφαιρα. Το «ισότοπο περιεχόμενο», το φυσικό αποτύπωμα που αφήνουν οι βαριές μορφές του νερού, είναι το κλειδί για την κατανόηση της διαδικασίας. Ισότοπο είναι οποιαδήποτε από δύο ή περισσότερες μορφές ενός στοιχείου που έχει τις ίδιες ή πολύ στενά συνδεδεμένες χημικές ιδιότητες και τον ίδιο ατομικό αριθμό, αλλά διαφορετικά ατομικά βάρη. Ένα παράδειγμα είναι το οξυγόνο 16 έναντι του οξυγόνου 18 – και τα δύο είναι οξυγόνο, αλλά το ένα είναι βαρύτερο από το άλλο.
Το βαρύ νερό συμπυκνώνεται ή παγώνει πιο εύκολα από τους ατμούς του, με αποτέλεσμα η φύση της κατανομής του να διαφέρει κάπως από τη συνηθισμένη ισοτοπική μορφή του νερού. Μια μέτρηση της ισοτοπικής σύνθεσης των υδρατμών επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν πώς εισέρχεται το νερό στη στρατόσφαιρα.
«Για πρώτη φορά, έχουμε χαρτογραφημένη περιεκτικότητα σε ισότοπο νερού με απίστευτη λεπτομέρεια», είπε ο Δρ Christopher R. Webster, ανώτερος ερευνητής στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, Pasadena, Καλιφόρνια. Ο Webster είναι ο κύριος συγγραφέας μιας επιστημονικής εργασίας που ανακοινώνει τη νέα ευρήματα στο περιοδικό Science. Ο Δρ Andrew J. Heymsfield, του Εθνικού Κέντρου Ατμοσφαιρικής Έρευνας, Boulder, Colo., είναι συν-συγγραφέας.
Η μέτρηση των ισοτόπων του νερού είναι εξαιρετικά δύσκολη, επειδή αντιπροσωπεύουν μόνο ένα μικρό κλάσμα, λιγότερο από ένα τοις εκατό, του συνολικού νερού στην ατμόσφαιρα. Λεπτομερείς μετρήσεις έγιναν χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο απορρόφησης υπέρυθρων λέιζερ αεροσκαφών (Ψευδώνυμο) που πετούσε στο αεροσκάφος αεριωθούμενου υψηλού ύψους WB-57F της NASA τον Ιούλιο του 2002. Αυτή η νέα τεχνική λέιζερ επιτρέπει τη χαρτογράφηση των ισοτόπων του νερού με επαρκή ανάλυση για να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν τόσο τη μεταφορά νερού όσο και λεπτομερής μικροφυσική των νεφών, βασικές παράμετροι για την κατανόηση της ατμοσφαιρικής σύνθεσης, την ανάπτυξη καταιγίδων και την πρόβλεψη του καιρού.
«Η τεχνική λέιζερ μας δίνει τη δυνατότητα να μετράμε τους διαφορετικούς τύπους ισοτόπων που βρίσκονται σε όλο το νερό», είπε ο Webster. «Με το ισοτοπικό δακτυλικό αποτύπωμα, ανακαλύψαμε ότι τα σωματίδια πάγου που βρέθηκαν κάτω από τη στρατόσφαιρα ήταν ανυψωμένα από κάτω και μερικά είχαν αναπτυχθεί εκεί στη θέση τους».
Τα δεδομένα εξηγούν πώς μειώνεται η περιεκτικότητα σε νερό του αέρα που εισέρχεται στη στρατόσφαιρα και δείχνουν ότι η σταδιακή άνοδος και η γρήγορη ανοδική κίνηση που σχετίζονται με συστήματα ψηλών νεφών (convective lofting) παίζουν ρόλο στη δημιουργία της ξηρότητας της στρατόσφαιρας.
Ο σκοπός της αποστολής του αεροσκάφους ήταν να κατανοήσει τον σχηματισμό, την έκταση και τις διεργασίες που σχετίζονται με τα σύννεφα κίρρου. Η αποστολή χρησιμοποίησε έξι αεροσκάφη της NASA και άλλων ομοσπονδιακών υπηρεσιών για να κάνει παρατηρήσεις πάνω, μέσα και κάτω από τα σύννεφα. Συνδυάζοντας δεδομένα αεροσκαφών με επίγεια δεδομένα και δορυφόρους, οι επιστήμονες έχουν καλύτερη εικόνα της σχέσης μεταξύ νεφών, υδρατμών και ατμοσφαιρικής δυναμικής από ό,τι στο παρελθόν. Μπορούν επίσης να ερμηνεύσουν καλύτερα τις δορυφορικές μετρήσεις που γίνονται συνήθως από τη NASA.
Η αποστολή χρηματοδοτήθηκε από το Earth Science Enterprise της NASA. Το Enterprise είναι αφοσιωμένο στην κατανόηση της Γης ως ολοκληρωμένου συστήματος και στην εφαρμογή της Earth System Science για τη βελτίωση της πρόβλεψης του κλίματος, του καιρού και των φυσικών κινδύνων χρησιμοποιώντας το μοναδικό πλεονέκτημα του διαστήματος. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το Alias, επισκεφθείτε τη διεύθυνση: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Για πληροφορίες σχετικά με τη NASA, επισκεφθείτε τη διεύθυνση: http://www.nasa.gov.
Το JPL διαχειρίζεται για τη NASA το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στην Πασαντένα
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων NASA/JPL