Ett par nya NASA-satelliter i skokartong kommer att hjälpa till att reda ut ett atmosfäriskt mysterium som har förvirrat forskare i åratal:hur beteendet hos moln och vattenånga vid jordens polarområden påverkar vår planets klimat.
Den första CubeSat i NASA:s Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment (PREFIRE)-uppdrag lanserades från Nya Zeeland lördagen den 25 maj. Den andra PREFIRE CubeSat är avsedd att lyfta lördagen den 1 juni med ett uppskjutningsfönster som öppnar kl. kl. NZST (23.00 EDT, fredag 31 maj).
Uppdraget kommer att mäta mängden värme som jorden sänder ut i rymden från de två kallaste, mest avlägsna regionerna på planeten. Data från PREFIRE kommer att förbättra datormodeller som forskare använder för att förutsäga hur jordens is, hav och väder kommer att förändras i en värmande värld.
Jorden absorberar mycket av solens energi i tropikerna, och väder och havsströmmar transporterar värmen mot polerna (som får mycket mindre solljus). Is, snö och moln - bland andra delar av den polära miljön - avger en del av den värmen i rymden, mycket av det i form av långt infraröd strålning. Skillnaden mellan mängden värme som jorden absorberar i tropikerna och den som strålar ut från Arktis och Antarktis är en viktig inverkan på planetens temperatur, vilket hjälper till att driva dynamiska klimat- och vädersystem.
Men utsläppen av långt infrarött vid polerna har aldrig mätts systematiskt. Det är här PREFIRE kommer in. Uppdraget kommer att hjälpa forskare att få en tydligare förståelse för när och var jordens polära områden sänder ut långt infraröd strålning till rymden, samt hur atmosfärisk vattenånga och moln påverkar mängden som flyr ut.
Moln och vattenånga kan fånga in långt infraröd strålning på jorden och därmed öka den globala temperaturen – en del av växthuseffekten.
"Det är avgörande att vi får rätt på effekterna av moln om vi vill modellera jordens klimat exakt", säger Tristan L'Ecuyer, professor vid University of Wisconsin-Madison och PREFIRE:s huvudutredare.
Moln i klimatmodellering
Moln och vattenånga vid jordens poler fungerar som fönster en sommardag:En klar, relativt torr dag i Arktis är som att öppna ett fönster för att släppa ut värme ur ett kvavt rum. En molnig, relativt fuktig dag fångar värme som ett stängt fönster.
Typerna av moln – och höjden på vilken de bildas – påverkar hur mycket värme den polära atmosfären behåller. Som ett tonat fönster tenderar moln på låg höjd, som huvudsakligen består av vattendroppar, att ha en kylande effekt. Höghöjdsmoln, huvudsakligen gjorda av ispartiklar, absorberar lättare värme och skapar en värmande effekt. Eftersom moln på medelhöjd kan ha varierande innehåll av vattendroppar och ispartiklar, kan de ha antingen en värmande eller kylande effekt.
Men moln är notoriskt svåra att studera:De består av mikroskopiska partiklar som kan röra sig och förändras på några sekunder till timmar. När det regnar eller snöar sker en stor omblandning av vatten och energi som kan förändra molnens karaktär helt. Dessa ständigt föränderliga faktorer komplicerar uppgiften att realistiskt fånga molnbeteende i klimatmodeller, som försöker projicera globala klimatscenarier.
Inkonsekvenser i hur olika klimatmodeller representerar moln kan betyda skillnaden mellan att förutsäga 5 eller 10 grader Fahrenheit (3 eller 6 grader Celsius) av uppvärmning. PREFIRE-uppdraget syftar till att minska den osäkerheten.
Den termiska infraröda spektrometern på varje rymdfarkost kommer att göra avgörande mätningar av ljusets våglängder i det långt infraröda området. Instrumenten kommer att kunna upptäcka moln som i stort sett är osynliga för andra typer av optiska instrument. Och PREFIREs instrument kommer att vara tillräckligt känsliga för att detektera den ungefärliga storleken på partiklar för att skilja mellan vätskedroppar och ispartiklar.
"PREFIRE kommer att ge oss en ny uppsättning ögon på moln," sa Brian Kahn, en atmosfärisk forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory och medlem av PREFIRE-vetenskapsteamet. "Vi är inte riktigt säkra på vad vi kommer att se, och det är verkligen spännande."
Tillhandahålls av NASA
