NASA:s P-3-flygplan är förberett för avgång från Wallops Flight Facility i Virginia tidigt på morgonen den 1 augusti för att stödja byråns observationer av aerosoler ovanför molnen och deras interaktioner eller ORACLES-uppdrag. En femårig utredning, ORACLES undersöker vilken inverkan aerosoler från förbränning av biomassa i södra Afrika har på klimatet när det blandas med moln över sydöstra Atlanten. Flygkampanjen 2017, som pågår till och med augusti, kommer att baseras från São Tomé, Afrika. Kredit:NASA/Patrick Black
NASA:s forskningsplan P-3 börjar flyga denna månad genom både moln och rök över Sydatlanten för att förstå hur små luftburna partiklar som kallas aerosoler förändrar molnens egenskaper och hur de påverkar mängden inkommande solljus som molnen reflekterar eller absorberar.
Observationerna av aerosoler ovanför molnen och deras interaktioner, eller ORAKLER, fältuppdraget genomför den månadslånga fältkampanjen från São Tomé och Principé, en önation utanför Afrikas västkust. Därifrån kommer forskare att undersöka ett område utanför Angolas kust, där två fenomen möts. En är naturlig:en lågt liggande molnbank som naturligt bildas över havet. Den andra är åtminstone delvis människagjord:en rökplym från säsongsbetonade bränder på jordbruksfält i centrala Afrika.
Den korta livslängden för aerosoler i atmosfären gör dem till de mest varierande komponenterna i jordens klimatsystem. En samlingsterm för alla små partiklar suspenderade i atmosfären, aerosoler kan vara antingen ljusa eller mörka, reflekterande eller absorberande av solljus, och kan förstärka eller undertrycka bildandet av molndroppar. De kan vara naturliga, som ökendamm, havssalt eller pollen. De kan också vara resultatet av mänskliga aktiviteter, såsom sulfatpartiklar som bildas vid oxidation av svaveldioxid som släpps ut från kraftverk, eller, som fallet är i Centralafrika, sot och aska från människobränder.
"Föreställ dig en rökplym, ", sa ORACLES huvudutredare Jens Redemann från NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley. "Om du ser det över kontrasten i ett mörkt hav, det ser lättare ut, vilket innebär att aerosoler som utgör röken skulle ha en kylande effekt på toppen av atmosfären - de reflekterar mer strålning."
I kontrast, "om du tittar på de där aerosolpartiklarna över ett molndäck, de får molnen att se mörkare ut ibland, och det skulle ha en värmande effekt på toppen av atmosfären, " han sa.
Den stora variationen av aerosolpartikeltyper och det faktum att de stannar i atmosfären i bara dagar till veckor, jämfört med år som spenderats av växthusgaser, innebär att de är bland de mest utmanande att förstå och införliva i klimatmodeller, sa Redemann, vilket är anledningen till att data som samlats in från P-3 flygplansmätningar av aerosoler och moln är så viktiga.
"Helst, vi ska skapa en datamängd som klimatmodellerare kan använda för att testa sin parametrisering av dessa moln-aerosolinteraktioner, sade Redemann. Så om tio år, någon kan gå tillbaka och säga 'OK, Jag undrar om de här killarna samlade in data om mekanism A, B, C och jag kan använda det för att få mekanismerna korrekta i min modell.'"
En av dessa klimatmodellerare är Susanne Bauer vid NASA:s Goddard Institute for Space Studies i New York City, som också är medlem i ORACLES vetenskapsteam.
"För att utveckla klimatmodeller, vi måste överväga mikrofysiska processer, till exempel hur en molndroppe bildas och hur sådana droppar och fysiska förhållanden inuti och utanför ett moln förändras av närvaron av aerosoler, "Dessa kan bara mätas i fält."
Dessa mikroskopiska interaktioner mellan partiklar och droppar har flera effekter. Förutom direkta effekter som att absorbera eller reflektera solljus, Bauer sa, "de kan ändra hur mycket solljus ett moln reflekterar tillbaka till rymden och ett molns livstid. Möjligen kan de påverka om det regnar eller om ett moln börjar duggregna." Att förstå dessa småskaliga processer är avgörande för att få kunskap om hur mänskligt skapade föroreningar förändrar klimatet globalt via molneffekter.
NASA:s P-3 forskningsflygplan, hanteras på NASA:s Wallops Flight Facility i Virginia, är utrustad med en serie instrument för att direkt mäta dessa och andra egenskaper från luft som dras in i planet genom inlopp på sidorna och vingarna. Varje instrument drivs av små grupper av forskare som utgör ORACLES forskargrupp.
"Det arbete vi gör kan bara utföras av en stor, hängivet lag, " sa Bernadette Squire Luna, ORACLES projektledare på Ames, som sköter logistiken för de nästan hundra forskare som kommer att rotera genom São Tomé i augusti. "Vi har forskare från fem NASA-centra, tio universitet och två nationella labb, såväl som nya internationella partnerskap."
Utplaceringen i augusti 2017 är den andra av tre årliga utbyggnader som är utformade för att fånga olika delar av jordbrukets brandsäsong varje år.
