Credito immagine: NASA/JPL
Un aspetto del clima terrestre, la distribuzione del vapore acqueo, potrebbe avere implicazioni significative per il cambiamento climatico e l'esaurimento dell'ozono. Per comprenderne il significato, gli scienziati della NASA stanno utilizzando aerei speciali per costruire una mappa dettagliata di come il vapore acqueo si muove nell'atmosfera, dalla superficie della Terra fino a un'altitudine di 40 km, dove l'aria si asciuga completamente. Sono stati in grado di dire quale vapore si è creato ad alta quota e quale è stato sollevato dalle correnti d'aria.
Gli scienziati della NASA hanno aperto una nuova finestra per comprendere il vapore acqueo atmosferico, le sue implicazioni per il cambiamento climatico e l'esaurimento dell'ozono.
Gli scienziati hanno creato la prima mappa dettagliata dell'acqua contenente idrogeno pesante e atomi di ossigeno pesanti dentro e fuori le nuvole, dalla superficie della Terra a circa 25 miglia verso l'alto, per comprendere meglio le dinamiche di come l'acqua entra nella stratosfera.
Solo piccole quantità di acqua raggiungono l'arida stratosfera, da 10 a 50 chilometri (da 6 a 25 miglia) sopra la Terra, quindi qualsiasi aumento del contenuto di acqua potrebbe potenzialmente portare alla distruzione di alcune capacità di schermatura dell'ozono in questa parte dell'atmosfera. Ciò potrebbe produrre un impoverimento dell'ozono maggiore sui poli nord e sud, nonché alle medie latitudini.
L'acqua modella il clima della Terra. La grande quantità di esso nella bassa atmosfera, la troposfera, controlla quanta luce solare arriva al pianeta, quanta è intrappolata nei nostri cieli e quanta ritorna nello spazio. Più in alto nella stratosfera, dove la maggior parte dello scudo di ozono terrestre protegge la superficie dai dannosi raggi ultravioletti, c'è pochissima acqua (meno di 0,001 della concentrazione superficiale). Gli scienziati non comprendono appieno come viene asciugata l'aria prima che raggiunga questa regione.
Nella troposfera, l'acqua esiste come vapore nell'aria, come goccioline liquide nelle nuvole e come particelle di ghiaccio congelato nei cirri d'alta quota. Poiché c'è così tanta acqua più vicino alla Terra e così poche miglia sopra, è importante capire come l'acqua entra ed esce dalla stratosfera. Il 'contenuto isotopico', l'impronta naturale lasciata dalle forme pesanti dell'acqua, è la chiave per comprendere il processo. Un isotopo è una qualsiasi delle due o più forme di un elemento avente le stesse proprietà chimiche o molto strettamente correlate e lo stesso numero atomico, ma pesi atomici diversi. Un esempio è l'ossigeno 16 rispetto all'ossigeno 18: entrambi sono ossigeno, ma uno è più pesante dell'altro.
L'acqua pesante è più facilmente condensata o congelata dal suo vapore, facendo sì che la natura della sua distribuzione differisca alquanto dalla consueta forma isotopica dell'acqua. Una misurazione della composizione isotopica del vapore acqueo consente agli scienziati di determinare come l'acqua entra nella stratosfera.
'Per la prima volta, abbiamo mappato il contenuto di isotopi dell'acqua con dettagli incredibili', ha affermato il dott. Christopher R. Webster, ricercatore senior presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, a Pasadena, in California. Webster è l'autore principale di un articolo scientifico che annuncia il nuovo risultati nella rivista Science. Il dottor Andrew J. Heymsfield, del National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colo., è coautore.
La misurazione degli isotopi dell'acqua è estremamente impegnativa, perché rappresentano solo una piccola frazione, meno dell'uno percento, dell'acqua totale nell'atmosfera. Nel luglio 2002 sono state effettuate misurazioni dettagliate utilizzando uno spettrometro laser ad assorbimento a infrarossi (Alias) che vola a bordo del jet ad alta quota WB-57F della NASA nel luglio 2002. Questa nuova tecnica laser consente la mappatura degli isotopi dell'acqua con una risoluzione sufficiente per aiutare i ricercatori a comprendere sia il trasporto dell'acqua che il microfisica dettagliata delle nuvole, parametri chiave per comprendere la composizione atmosferica, lo sviluppo delle tempeste e la previsione del tempo.
'La tecnica laser ci dà la possibilità di misurare i diversi tipi di isotopi presenti in tutta l'acqua', ha affermato Webster. 'Con l'impronta digitale isotopica, abbiamo scoperto che le particelle di ghiaccio trovate sotto la stratosfera sono state sollevate dal basso e alcune sono state coltivate lì sul posto'.
I dati aiutano a spiegare come si riduce il contenuto di acqua dell'aria che entra nella stratosfera e mostrano che l'ascesa graduale e il rapido movimento ascendente associati ai sistemi di nuvole alte (loft convettivo) giocano entrambi un ruolo nello stabilire l'aridità della stratosfera.
Lo scopo della missione dell'aeromobile era comprendere la formazione, l'estensione ei processi associati ai cirri. La missione ha utilizzato sei velivoli della NASA e di altre agenzie federali per effettuare osservazioni sopra, dentro e sotto le nuvole. Combinando i dati degli aerei con i dati e i satelliti a terra, gli scienziati hanno un quadro migliore della relazione tra nuvole, vapore acqueo e dinamiche atmosferiche rispetto a prima. Possono anche interpretare meglio le misurazioni satellitari effettuate di routine dalla NASA.
La missione è stata finanziata dall'Earth Science Enterprise della NASA. L'Enterprise si dedica alla comprensione della Terra come sistema integrato e all'applicazione della scienza del sistema terrestre per migliorare la previsione del clima, delle condizioni meteorologiche e dei rischi naturali utilizzando l'esclusivo punto di osservazione dello spazio. Per ulteriori informazioni su Alias, visitare: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Per informazioni sulla NASA, visitare: http://www.nasa.gov.
JPL è gestito per la NASA dal California Institute of Technology di Pasadena
Fonte originale: Comunicato stampa NASA/JPL