Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL
Một khía cạnh của khí hậu Trái đất, sự phân phối hơi nước, có thể có ý nghĩa quan trọng đối với sự thay đổi khí hậu và sự suy giảm ôzôn. Để hiểu được tầm quan trọng của nó, các nhà khoa học NASA đang sử dụng máy bay đặc biệt để xây dựng bản đồ chi tiết về cách hơi nước di chuyển xung quanh trong khí quyển, từ bề mặt Trái đất lên đến độ cao 40 km, nơi không khí khô hoàn toàn. Họ có thể biết được hơi nào được tạo ra ở độ cao lớn và được di chuyển lên bởi dòng không khí.
Các nhà khoa học của NASA đã mở một cửa sổ mới để tìm hiểu hơi nước trong khí quyển, ý nghĩa của nó đối với sự thay đổi khí hậu và sự suy giảm tầng ozone.
Các nhà khoa học đã tạo ra các bản đồ chi tiết đầu tiên của nước có chứa hydro nặng và nguyên tử oxy nặng vào và ra khỏi những đám mây, từ bề mặt của Trái đất để khoảng 25 dặm trở lên, để hiểu rõ hơn về sự năng động của cách nước xâm nhập vào tầng bình lưu.
Chỉ một lượng nhỏ nước đạt được tầng bình lưu khô cằn, từ 10 đến 50 km (6-25 dặm) trên Trái đất, vì vậy bất kỳ sự gia tăng hàm lượng nước có thể dẫn đến sự hủy diệt của một số khả năng ozone chắn trong phần này của bầu khí quyển. Điều này có thể tạo ra sự suy giảm ôzôn lớn hơn ở Bắc cực và Nam cực cũng như ở vĩ độ trung bình.
Nước hình thành khí hậu Trái đất. Lượng lớn của nó trong bầu khí quyển thấp hơn, tầng đối lưu, kiểm soát lượng ánh sáng mặt trời đi qua hành tinh, bao nhiêu bị mắc kẹt trên bầu trời của chúng ta và bao nhiêu quay trở lại không gian. Cao hơn trong tầng bình lưu, nơi phần lớn lá chắn ozone Trái đất bảo vệ bề mặt khỏi các tia cực tím có hại, có rất ít nước (ít hơn 0,001 nồng độ bề mặt). Các nhà khoa học don lồng hoàn toàn hiểu làm thế nào không khí được làm khô trước khi nó đến khu vực này.
Trong tầng đối lưu, nước tồn tại dưới dạng hơi trong không khí, dưới dạng các giọt chất lỏng trong các đám mây và như các hạt băng đông lạnh trong các đám mây xơ cao độ cao. Kể từ khi có quá nhiều nước gần với Trái Đất và do đó vài dặm trên, điều quan trọng là phải hiểu như thế nào nước chảy vào và lá tầng bình lưu. Nội dung đồng vị của người Viking, dấu vân tay tự nhiên do các dạng nước nặng để lại, là chìa khóa để hiểu quá trình này. Đồng vị là bất kỳ dạng nào trong hai hoặc nhiều dạng của một nguyên tố có cùng tính chất hóa học hoặc liên quan rất chặt chẽ và cùng số nguyên tử, nhưng trọng lượng nguyên tử khác nhau. Một ví dụ là oxy 16 so với oxy 18 cả hai đều là oxy, nhưng cái này nặng hơn cái kia.
Nước nặng dễ ngưng tụ hoặc đông lạnh hơn từ hơi của nó, làm cho bản chất phân phối của nó khác đi đôi chút so với dạng đồng vị thông thường của nước. Một phép đo cấu tạo đồng vị của hơi nước cho phép các nhà khoa học xác định cách nước xâm nhập vào tầng bình lưu.
Lần đầu tiên, chúng ta có nội dung đồng vị nước được lập bản đồ chi tiết đáng kinh ngạc, Tiến sĩ Christopher R. Webster, nhà khoa học nghiên cứu cao cấp tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, Pasadena, Calif. Webster là tác giả chính của một bài báo khoa học công bố mới những phát hiện trong tạp chí Khoa học. Tiến sĩ Andrew J. Heymsfield, thuộc Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia, Boulder, Colo., Là đồng tác giả.
Đo đồng vị nước là vô cùng khó khăn, bởi vì chúng chỉ chiếm một phần nhỏ, ít hơn một phần trăm, trong tổng lượng nước trong khí quyển. Các phép đo chi tiết được thực hiện bằng máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại laser Máy bay (Alias) bay trên máy bay phản lực tầm cao WB-57F của NASA vào tháng 7 năm 2002. Kỹ thuật laser mới này cho phép lập bản đồ các đồng vị nước với độ phân giải đủ để giúp các nhà nghiên cứu hiểu được cả vận chuyển nước và vi sinh vật chi tiết của các đám mây, các thông số chính để hiểu thành phần khí quyển, phát triển bão và dự báo thời tiết.
Webster Kỹ thuật laser cho chúng ta khả năng đo các loại đồng vị khác nhau được tìm thấy trong tất cả các nước, Webster nói. Với dấu vân tay đẳng hướng, chúng tôi đã phát hiện ra các hạt băng được tìm thấy dưới tầng bình lưu được gác xép từ bên dưới, và một số được trồng ở đó.
Dữ liệu giúp giải thích làm thế nào hàm lượng nước của không khí đi vào tầng bình lưu giảm và cho thấy chuyển động tăng dần và tăng nhanh liên quan đến các hệ thống đám mây cao (gác xép đối lưu) đóng vai trò trong việc tạo ra sự khô ráo của tầng bình lưu.
Mục đích của nhiệm vụ máy bay là tìm hiểu sự hình thành, mức độ và quy trình liên quan đến các đám mây xơ. Nhiệm vụ đã sử dụng sáu máy bay của NASA và các cơ quan liên bang khác để thực hiện các quan sát trên, trong và dưới các đám mây. Bằng cách kết hợp dữ liệu máy bay với dữ liệu trên mặt đất và các vệ tinh, các nhà khoa học có một bức tranh tốt hơn về mối quan hệ giữa các đám mây, hơi nước và động lực học khí quyển so với trước đây. Họ cũng có thể diễn giải tốt hơn các phép đo vệ tinh thường xuyên được thực hiện bởi NASA.
Nhiệm vụ được tài trợ bởi NASA Khoa học Trái đất Doanh nghiệp. Enterprise chuyên tâm tìm hiểu Trái đất như một hệ thống tích hợp và áp dụng Khoa học hệ thống Trái đất để cải thiện dự đoán về khí hậu, thời tiết và các mối nguy hiểm tự nhiên bằng cách sử dụng điểm thuận lợi duy nhất của không gian. Để biết thêm thông tin về Bí danh, hãy truy cập: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Để biết thông tin về NASA, hãy truy cập: http://www.nasa.gov.
JPL được quản lý cho NASA bởi Viện Công nghệ California ở Pasadena
Nguồn gốc: Bản tin NASA / JPL
