Obrazový kredit: NASA / JPL
Jeden aspekt zemskej klímy, distribúcia vodnej pary, môže mať významný vplyv na zmenu podnebia a poškodenie ozónu. Vedci agentúry NASA používajú na to, aby pochopili jej význam, špeciálne lietadlá na zostavenie podrobnej mapy toho, ako sa vodné pary pohybujú v atmosfére, od zemského povrchu až do výšky 40 km, kde vzduch úplne vyschne. Podarilo sa im zistiť, ktoré pary sa vytvorili vo vysokých nadmorských výškach a ktoré sa pohybovali nahor prúdmi vzduchu.
Vedci agentúry NASA otvorili nové okno na pochopenie vodnej pary v atmosfére, jej dôsledkov na zmenu podnebia a vyčerpania ozónu.
Vedci vytvorili prvú podrobnú mapu vody obsahujúcej ťažký vodík a ťažké atómy kyslíka v oblakoch aj mimo nich, od zemského povrchu po asi 25 míľ nahor, aby lepšie porozumeli dynamike toho, ako sa voda dostáva do stratosféry.
Iba malé množstvo vody dosahuje suchú stratosféru, 10 až 50 kilometrov (6 až 25 míľ) nad zemou, takže akékoľvek zvýšenie obsahu vody by mohlo potenciálne viesť k zničeniu niektorých možností ochrany ozónom v tejto časti atmosféry. To by mohlo spôsobiť väčšie poškodenie ozónom v severných a južných póloch, ako aj v stredných zemepisných šírkach.
Voda formuje zemské podnebie. Veľké množstvo z toho v spodnej atmosfére, troposféra, riadi, koľko slnečného žiarenia prechádza na planétu, koľko je zachytené v našej oblohe a koľko ide späť do vesmíru. Vo vyššej stratosfére, kde väčšina ozónového štítu Zeme chráni povrch pred škodlivými ultrafialovými lúčmi, je veľmi málo vody (menej ako 0,001 povrchovej koncentrácie). Vedci úplne nerozumejú tomu, ako je vzduch vysušený skôr, ako sa dostane do tejto oblasti.
V troposfére existuje voda ako para vo vzduchu, ako kvapôčky kvapaliny v oblakoch a ako zmrznuté častice ľadu vo vysokých nadmorských výškach. Pretože je toľko vody bližšie k Zemi a pár kilometrov nad, je dôležité pochopiť, ako voda vstupuje do stratosféry a opúšťa ju. „Izotopový obsah“, prírodný odtlačok prsta zanechaný ťažkými formami vody, je kľúčom k pochopeniu procesu. Izotop je akákoľvek z dvoch alebo viacerých foriem prvku, ktorý má rovnaké alebo veľmi úzko súvisiace chemické vlastnosti a rovnaké atómové číslo, ale rôzne atómové hmotnosti. Príkladom je kyslík 16 oproti kyslíku 18 - obidve sú kyslík, ale jeden je ťažší ako druhý.
Ťažká voda sa ľahšie skondenzuje alebo zamrzne z pary, čo spôsobí, že povaha jej distribúcie sa bude trochu odlišovať od obvyklej izotopovej formy vody. Meranie izotopického zloženia vodnej pary umožňuje vedcom určiť, ako sa voda dostáva do stratosféry.
"Prvýkrát máme obsah izotopov vody mapovaný neuveriteľne podrobne," uviedol Dr. Christopher R. Webster, vedecký pracovník v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory NASA v Pasadene v Kalifornii. Webster je hlavným autorom vedeckej práce, ktorá oznamuje nový zistenia v časopise Science. Spoluautorom je Dr. Andrew J. Heymsfield z Národného centra pre výskum atmosféry, Boulder, Colo.
Meranie izotopov vody je mimoriadne náročné, pretože predstavujú iba malú časť, menej ako jedno percento z celkovej vody v atmosfére. Podrobné merania sa uskutočnili pomocou laserového infračerveného absorpčného spektrometra (Alias) lietajúceho na palube vysokotlakového prúdového lietadla NASA WB-57F v júli 2002. Táto nová laserová technika umožňuje mapovanie izotopov vody s dostatočným rozlíšením, aby vedci pomohli porozumieť vodnej doprave aj podrobná mikrofyzika mrakov, kľúčové parametre na pochopenie zloženia atmosféry, vývoj búrok a predpoveď počasia.
„Laserová technika nám umožňuje merať rôzne typy izotopov nachádzajúcich sa vo všetkých vodách,“ uviedol Webster. "Pomocou izotopového odtlačku prsta sme zistili, že častice ľadu nájdené pod stratosférou boli lofované zdola a niektoré sa tam pestovali."
Dáta pomáhajú vysvetliť, ako sa zníži obsah vody vo vzduchu vstupujúcom do stratosféry, a ukazujú, že postupný stúpanie a rýchly pohyb smerom nahor spojený s vysokými cloudovými systémami (konvektívne lofovanie) zohrávajú úlohu pri určovaní suchosti stratosféry.
Účelom leteckej misie bolo porozumieť formácii, rozsahu a procesom spojeným s cirrusovými mrakmi. Misia použila šesť lietadiel od NASA a ďalších federálnych agentúr na pozorovanie nad, pod a pod mrakmi. Kombináciou údajov o lietadlách s pozemnými údajmi a satelitmi majú vedci lepšiu predstavu o vzťahu medzi oblakmi, vodnými parami a atmosférickou dynamikou ako predtým. Môžu tiež lepšie interpretovať satelitné merania, ktoré bežne vykonáva NASA.
Misiu financovala spoločnosť Earth Science Enterprise spoločnosti NASA. Enterprise je odhodlaná chápať Zem ako integrovaný systém a aplikovať Earth System Science na zlepšenie predpovede klimatických, poveternostných a prírodných rizík pomocou jedinečného výhodného bodu v priestore. Ďalšie informácie o spoločnosti Alias nájdete na adrese: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Informácie o NASA nájdete na adrese: http://www.nasa.gov.
JPL spravuje pre NASA Kalifornský technologický inštitút v Pasadene
Pôvodný zdroj: NASA / JPL News Release
