Obrazový kredit: NASA / JPL
Jeden aspekt zemského klimatu, distribuce vodní páry, může mít významný dopad na změnu klimatu a vyčerpání ozonu. Aby vědci NASA pochopili jeho význam, používají speciální letadla k vytvoření podrobné mapy toho, jak se vodní pára pohybuje v atmosféře, od povrchu Země až do výšky 40 km, kde vzduch zcela vysychá. Byli schopni rozeznat, která pára byla vytvořena ve vysokých nadmořských výškách a která byla posunuta vzhůru vzdušnými proudy.
Vědci NASA otevřeli nové okno pro pochopení atmosférických vodních par, jejich důsledků pro změnu klimatu a vyčerpání ozonu.
Vědci vytvořili první podrobnou mapu vody obsahující těžký vodík a těžké atomy kyslíku v oblacích i mimo ně, od povrchu Země až k asi 25 mil nahoru, aby lépe porozuměli dynamice toho, jak se voda dostává do stratosféry.
Pouze malé množství vody dosáhne vyprahlé stratosféry 10 až 50 kilometrů (6 až 25 mil) nad zemí, takže jakékoli zvýšení obsahu vody by mohlo potenciálně vést k destrukci některých schopností chránit ozon v této části atmosféry. To by mohlo způsobit větší poškození ozonem na severním a jižním pólu i ve středních šířkách.
Voda formuje zemské klima. Velké množství toho ve spodní atmosféře, troposféra, řídí, kolik slunečního světla se dostane na planetu, kolik je uvězněno v naší obloze a kolik jde zpět do vesmíru. Vyšší ve stratosféře, kde většina ozonového štítu Země chrání povrch před škodlivými ultrafialovými paprsky, je velmi málo vody (méně než 0,001 povrchové koncentrace). Vědci úplně nechápou, jak se vzduch vysouší dříve, než se dostane do této oblasti.
V troposféře existuje voda jako pára ve vzduchu, jako kapičky kapaliny v oblacích a jako zmrzlé částice ledu ve vysokých nadmořských výškách. Protože je tolik vody blíže k Zemi a několik kilometrů výše, je důležité pochopit, jak voda vstupuje do stratosféry a opouští ji. „Izotopový obsah“, přirozený otisk prstu zanechaný těžkými formami vody, je klíčem k pochopení procesu. Izotop je jakákoli ze dvou nebo více forem prvku, který má stejné nebo velmi blízké chemické vlastnosti a stejné atomové číslo, ale různé atomové hmotnosti. Příkladem je kyslík 16 oproti kyslíku 18 - oba jsou kyslík, ale jeden je těžší než druhý.
Těžká voda se snadněji kondenzuje nebo zmrzne z páry, což způsobuje, že se její distribuce poněkud liší od obvyklé izotopové formy vody. Měření izotopického složení vodní páry umožňuje vědcům určit, jak se voda dostane do stratosféry.
"Poprvé máme obsah izotopů vody zmapován neuvěřitelně podrobně," řekl Dr. Christopher R. Webster, vedoucí vědecký pracovník laboratoře Jet Propulsion Laboratory NASA v Pasadeně v Kalifornii. Webster je hlavním autorem vědecké práce oznamující nový nálezy v časopise Science. Spoluautorem je Dr. Andrew J. Heymsfield z Národního centra pro výzkum atmosféry, Boulder, Colo.
Měření izotopů vody je nesmírně náročné, protože představují jen malý zlomek, méně než jedno procento, celkové vody v atmosféře. Podrobná měření byla provedena pomocí leteckého laserového absorpčního spektrometru (Alias) létajícího na palubě vysokorychlostního tryskového letounu NASA WB-57F v červenci 2002. Tato nová laserová technika umožňuje mapování izotopů vody s dostatečným rozlišením, které vědcům pomůže pochopit jak vodní dopravu, tak detailní mikrofyzika mraků, klíčové parametry pro pochopení složení atmosféry, vývoj bouře a předpověď počasí.
"Laserová technika nám dává možnost měřit různé typy izotopů nalezených ve všech vodách," řekl Webster. "Pomocí izotopového otisku prstu jsme zjistili, že ledové částice nalezené pod stratosférou byly lofovány zespodu a některé tam rostly."
Data pomáhají vysvětlit, jak se snižuje obsah vody ve vzduchu vstupujícím do stratosféry, a ukazují, že postupný výstup a rychlý pohyb vzhůru spojený s vysokými cloudovými systémy (konvektivní lofting) hrají roli při stanovování suchosti stratosféry.
Účelem mise letadel bylo pochopit vznik, rozsah a procesy spojené s cirrusovými mraky. Mise použila šest letadel od NASA a dalších federálních agentur k pozorování nad, pod a pod mraky. Kombinováním dat letadel s pozemními daty a satelity mají vědci lepší představu o vztahu mezi mraky, vodní parou a atmosférickou dynamikou než dříve. Mohou také lépe interpretovat satelitní měření běžně prováděná NASA.
Mise byla financována společností NASA Earth Science Enterprise. Enterprise je odhodlána porozumět Zemi jako integrovanému systému a aplikovat Earth System Science ke zlepšení predikce klimatických, povětrnostních a přírodních rizik pomocí jedinečného výhodného místa v prostoru. Další informace o společnosti Alias naleznete na adrese: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Informace o NASA naleznete na adrese: http://www.nasa.gov.
JPL je spravován pro NASA kalifornským technologickým institutem v Pasadeně
Původní zdroj: NASA / JPL News Release
