Attēla kredīts: NASA / JPL
Viens Zemes klimata aspekts, ūdens tvaiku izplatība, var nopietni ietekmēt klimata pārmaiņas un ozona noārdīšanos. Lai saprastu tā nozīmi, NASA zinātnieki izmanto īpašas lidmašīnas, lai izveidotu detalizētu karti, kā ūdens tvaiki pārvietojas atmosfērā no Zemes virsmas līdz 40 km augstumam, kur gaiss pilnībā izžūst. Viņi varēja pateikt, kuri tvaiki veidojas lielā augstumā un kurus augšupceļ gaisa straumes.
NASA zinātnieki ir atvēruši jaunu logu, lai izprastu atmosfēras ūdens tvaikus, to ietekmi uz klimata izmaiņām un ozona noārdīšanos.
Lai labāk izprastu dinamiku, kādā ūdens nokļūst stratosfērā, zinātnieki ir izveidojuši pirmo detalizēto ūdens karti, kurā ir smagā ūdeņraža un smagā skābekļa atomi mākoņos un no tiem no mākoņiem, no Zemes virsmas līdz aptuveni 25 jūdzēm augšup.
Tikai neliels ūdens daudzums sasniedz sauso stratosfēru 10 līdz 50 kilometrus (6 līdz 25 jūdzes) virs Zemes, tāpēc jebkurš ūdens satura pieaugums šajā atmosfēras daļā varētu izraisīt dažu ozonu aizsargājošo spēju iznīcināšanu. Tas varētu izraisīt lielāku ozona slāņa noārdīšanos ziemeļu un dienvidu polos, kā arī vidējā platuma grādos.
Ūdens veido Zemes klimatu. Lielais tā daudzums atmosfēras zemākajā daļā, troposfērā, kontrolē, cik daudz saules gaismas nokļūst uz planētas, cik daudz ir ieslodzīts mūsu debesīs un cik daudz tas nonāk atpakaļ kosmosā. Augstāks stratosfērā, kur lielākā daļa Zemes ozona vairoga aizsargā virsmu no kaitīgiem ultravioletajiem stariem, ūdens ir ļoti maz (mazāk nekā 0,001 no virsmas koncentrācijas). Zinātnieki pilnībā neizprot, kā tiek žāvēts gaiss, pirms tas nokļūst šajā reģionā.
Troposfērā ūdens pastāv kā tvaiks gaisā, kā šķidruma pilieni mākoņos un kā sasalušas ledus daļiņas augstkalnu cirkšņu mākoņos. Tā kā Zemei ir tik daudz ūdens un tik maz jūdzes virs tās, ir svarīgi saprast, kā ūdens nonāk un iziet no stratosfēras. Procesa izpratnei ir izotopu saturs, dabiskais pirkstu nospiedums, ko atstāj smagā ūdens forma. Izotops ir jebkura no divām vai vairākām elementa formām, kurām ir vienādas vai ļoti cieši saistītas ķīmiskās īpašības un vienāds atomu skaits, bet atšķirīgs atomu svars. Piemērs ir skābeklis 16 salīdzinājumā ar skābekli 18 - abi ir skābeklis, bet viens ir smagāks par otru.
Smagais ūdens ir vieglāk kondensēts vai izsalcis no tā tvaikiem, izraisot tā izplatības raksturu, kas nedaudz atšķiras no parastajiem ūdens izotopiem. Ūdens tvaiku izotopu sastāva mērīšana ļauj zinātniekiem noteikt, kā ūdens nokļūst stratosfērā.
"Pirmo reizi ūdens izotopu saturs ir kartēts neticami detalizēti," sacīja Dr Kristofers R. Vebsters, NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas vecākais pētnieks Pasadena, Kalifornijā. Vebsters ir galvenais zinātniskā darba autors, kurš paziņo par jauno atradumi žurnālā Science. Dr Endrjū Dž. Heimsfīlds no Nacionālā atmosfēras pētījumu centra, Boulder, Colorado, ir līdzautors.
Ūdens izotopu mērīšana ir ārkārtīgi sarežģīta, jo tie veido tikai nelielu daļu, mazāk nekā vienu procentu no kopējā atmosfēras ūdens. Sīki izstrādāti mērījumi tika veikti, izmantojot gaisa kuģa lāzera infrasarkanās absorbcijas spektrometru (Alias), kas 2002. gada jūlijā lidoja uz NASA WB-57F augstas augstuma reaktīvās lidmašīnas. Šī jaunā lāzera metode ļauj kartēt ūdens izotopus ar pietiekamu izšķirtspēju, lai palīdzētu pētniekiem izprast gan ūdens transportu, gan detalizēta mākoņu mikrofizika, galvenie parametri atmosfēras sastāva, vētras attīstības un laika prognozes izpratnei.
"Lāzera tehnika dod mums iespēju izmērīt dažādu veidu izotopus, kas atrodami visos ūdenī," sacīja Vebsters. "Ar izotopu pirkstu nospiedumu mēs atklājām ledus daļiņas, kas tika atrastas zem stratosfēras, un tika cēlušās no apakšas, un dažas tur tika audzētas vietā."
Dati palīdz izskaidrot, kā tiek samazināts stratosfērā iekļuvušā gaisa ūdens saturs, un parāda, ka stratosfēras sausuma noteikšanā abiem ir nozīme gan pakāpeniskai pacelšanai, gan straujai augšupvērstai kustībai, kas saistīta ar garo mākoņu sistēmām (konvektīvo loftingu).
Lidaparāta misijas mērķis bija izprast veidošanos, apjomu un procesus, kas saistīti ar cirkšņa mākoņiem. Misija izmantoja sešas NASA un citu federālo aģentūru lidmašīnas, lai veiktu novērojumus virs mākoņiem un zem tiem. Apvienojot gaisa kuģu datus ar zemes datiem un satelītiem, zinātniekiem ir labāks attēls par mākoņu, ūdens tvaiku un atmosfēras dinamikas attiecībām nekā iepriekš. Viņi arī var labāk interpretēt NASA regulāri veiktos satelīta mērījumus.
Misiju finansēja NASA Zemes zinātnes uzņēmums. Uzņēmums ir veltīts tam, lai saprastu zemi kā integrētu sistēmu un pielietotu Zemes sistēmas zinātni, lai uzlabotu klimata, laika apstākļu un dabas apdraudējumu prognozēšanu, izmantojot unikālo kosmosa skatupunktu. Lai iegūtu papildinformāciju par aizstājvārdu, apmeklējiet vietni http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Lai iegūtu informāciju par NASA, apmeklējiet vietni: http://www.nasa.gov.
JPL NASA pārvalda Kalifornijas Tehnoloģiju institūts Pasadena
Oriģinālais avots: NASA / JPL ziņu izlaidums
