Credito d'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 usando velivoli 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 è stato 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 i cambiamenti climatici e l'esaurimento dell'ozono.
Gli scienziati hanno creato la prima mappa dettagliata dell'acqua contenente idrogeno pesante e atomi di ossigeno pesante dentro e fuori le nuvole, dalla superficie della Terra a circa 25 miglia verso l'alto, per comprendere meglio la dinamica 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 maggiori impoverimenti dell'ozono sui poli nord e sud nonché alle medie latitudini.
L'acqua modella il clima terrestre. La grande quantità di esso nell'atmosfera inferiore, la troposfera, controlla quanta luce solare attraversa il pianeta, quanto è intrappolata nei nostri cieli e quanto ritorna nello spazio. Più in alto nella stratosfera, dove la maggior parte dello scudo di ozono della Terra 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 essiccata l'aria prima che arrivi in questa regione.
Nella troposfera, l'acqua esiste come vapore nell'aria, come gocce di liquido nelle nuvole e come particelle di ghiaccio ghiacciato in cirri ad alta quota. Dato che c'è così tanta acqua più vicina alla Terra e così poche miglia sopra, è importante capire come l'acqua entra e lascia la stratosfera. Il "contenuto isotopico", l'impronta digitale naturale lasciata dalle forme pesanti di acqua, è la chiave per comprendere il processo. Un isotopo è una delle due o più forme di un elemento avente proprietà chimiche uguali o 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 viene più facilmente condensata o congelata dal suo vapore, facendo sì che la natura della sua distribuzione differisca in qualche modo dalla solita 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 contenuto di isotopi d'acqua mappato in dettagli incredibili", ha affermato Christopher R. Webster, ricercatore senior presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California. Webster è l'autore principale di un documento scientifico che annuncia il nuovo risultati nella rivista Science. Il Dr. Andrew J. Heymsfield, del National Center for Atmospher Research, Boulder, Colorado, è coautore.
Misurare isotopi d'acqua è estremamente impegnativo, poiché rappresentano solo una piccola frazione, meno dell'uno percento, dell'acqua totale nell'atmosfera. Misurazioni dettagliate sono state effettuate utilizzando uno spettrometro di assorbimento a infrarossi laser per aeromobili (Alias) che volava a bordo del velivolo ad alta quota WB-57F della NASA nel luglio 2002. Questa nuova tecnica laser consente la mappatura degli isotopi d'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 della tempesta 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 loft dal basso e alcune sono state coltivate lì sul posto."
I dati aiutano a spiegare come si riduce il contenuto d'acqua dell'aria che entra nella stratosfera e mostrano che l'ascesa graduale e il rapido movimento verso l'alto associati ai sistemi a nuvola alta (lofting convettivo) svolgono entrambi un ruolo nello stabilire la secchezza della stratosfera.
Lo scopo della missione dell'aeromobile era comprendere la formazione, l'estensione e i processi associati ai cirri. La missione ha utilizzato sei velivoli della NASA e di altre agenzie federali per fare osservazioni sopra, dentro e sotto le nuvole. Combinando i dati dei velivoli con i dati terrestri e i satelliti, gli scienziati hanno un quadro migliore della relazione tra nuvole, vapore acqueo e dinamica atmosferica rispetto al passato. Inoltre, possono interpretare meglio le misurazioni satellitari effettuate abitualmente dalla NASA.
La missione è stata finanziata dalla Earth Science Enterprise della NASA. L'Enterprise è dedicata alla comprensione della Terra come sistema integrato e all'applicazione della Scienza del sistema terrestre per migliorare la previsione del clima, del tempo e dei pericoli naturali utilizzando il punto di vista unico 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
