Kredit gambar: NASA / JPL
Salah satu aspek iklim Bumi, penyebaran wap air, mungkin mempunyai implikasi yang signifikan terhadap perubahan iklim dan penipisan ozon. Untuk memahami kepentingannya, saintis NASA menggunakan pesawat khas untuk membina peta terperinci bagaimana wap air bergerak di atmosfer, dari permukaan Bumi hingga ketinggian 40 km, di mana udara benar-benar kering. Mereka dapat mengetahui wap mana yang dihasilkan pada ketinggian tinggi dan yang digerakkan oleh arus udara.
Para saintis NASA telah membuka tetingkap baru untuk memahami wap air atmosfera, implikasinya terhadap perubahan iklim, dan penipisan ozon.
Para saintis telah membuat peta terperinci pertama air yang mengandungi atom hidrogen berat dan oksigen berat masuk dan keluar dari awan, dari permukaan Bumi hingga sekitar 25 batu ke atas, untuk lebih memahami dinamika bagaimana air masuk ke stratosfera.
Hanya sebilangan kecil air yang mencapai stratosfer gersang, 10 hingga 50 kilometer (6 hingga 25 batu) di atas Bumi, sehingga kenaikan kandungan air berpotensi menyebabkan kehancuran beberapa kemampuan pelindung ozon di bagian atmosfera ini. Ini dapat menghasilkan penipisan ozon yang lebih besar di kutub Utara dan Selatan dan juga pada pertengahan garis lintang.
Air membentuk iklim Bumi. Sebilangan besar di atmosfer yang lebih rendah, troposfera, mengawal seberapa banyak sinar matahari sampai ke planet ini, berapa banyak yang terperangkap di langit kita, dan berapa banyak yang kembali ke angkasa. Lebih tinggi di stratosfera, di mana sebahagian besar pelindung ozon Bumi melindungi permukaan daripada sinar ultraviolet yang berbahaya, terdapat sedikit air (kurang dari 0,001 dari kepekatan permukaan). Para saintis tidak memahami sepenuhnya bagaimana udara dikeringkan sebelum sampai ke wilayah ini.
Di troposfera, air wujud sebagai wap di udara, sebagai titisan cairan di awan, dan sebagai zarah ais beku di awan sirosis ketinggian. Oleh kerana terdapat begitu banyak air yang lebih dekat dengan Bumi dan beberapa batu di atas, penting untuk memahami bagaimana air masuk dan meninggalkan stratosfera. "Isi isotop," cap jari semula jadi yang ditinggalkan oleh bentuk air yang berat, adalah kunci untuk memahami prosesnya. Isotop adalah salah satu daripada dua atau lebih bentuk unsur yang mempunyai sifat kimia yang sama atau sangat berkait rapat dan nombor atom yang sama, tetapi berat atom berbeza. Contohnya ialah oksigen 16 berbanding oksigen 18– keduanya adalah oksigen, tetapi satu lebih berat daripada yang lain.
Air berat lebih mudah terkondensasi atau beku keluar dari wapnya, menyebabkan sifat penyebarannya agak berbeza dengan bentuk air isotop biasa. Pengukuran isotopik wap air memungkinkan para saintis menentukan bagaimana air masuk ke stratosfer.
"Untuk pertama kalinya, kami mempunyai kandungan isotop air yang dipetakan secara terperinci," kata Dr Christopher R. Webster, seorang saintis penyelidikan kanan di Jet Propulsion Laboratory NASA, Pasadena, Calif. Webster adalah pengarang utama sebuah makalah ilmiah yang mengumumkan baru penemuan dalam jurnal Science. Dr. Andrew J. Heymsfield, dari Pusat Penyelidikan Atmosfera Nasional, Boulder, Colo., Adalah pengarang bersama.
Mengukur isotop air sangat mencabar, kerana hanya mewakili pecahan kecil, kurang dari satu persen, dari jumlah air di atmosfera. Pengukuran terperinci dibuat menggunakan spektrometer penyerapan inframerah laser Pesawat (Alias) yang terbang di atas pesawat jet ketinggian WB-57F NASA pada bulan Julai 2002. Teknik laser baru ini memungkinkan pemetaan isotop air dengan resolusi yang mencukupi untuk membantu penyelidik memahami kedua pengangkutan air dan mikrofisik awan terperinci, parameter utama untuk memahami komposisi atmosfera, perkembangan ribut dan ramalan cuaca.
"Teknik laser memberi kita kemampuan untuk mengukur berbagai jenis isotop yang terdapat di semua air," kata Webster. "Dengan sidik jari isotop, kami mendapati zarah-zarah es yang terdapat di bawah stratosfer diangkat dari bawah, dan beberapa tumbuh di sana di tempatnya."
Data membantu menjelaskan bagaimana kandungan air udara yang memasuki stratosfer dikurangkan, dan menunjukkan bahawa pergerakan bertahap dan pergerakan ke atas yang cepat yang berkaitan dengan sistem awan tinggi (convective lofting) kedua-duanya berperanan dalam mewujudkan kekeringan stratosfer.
Tujuan misi pesawat adalah untuk memahami pembentukan, tahap dan proses yang berkaitan dengan awan cirrus. Misi itu menggunakan enam pesawat dari NASA dan agensi persekutuan lain untuk membuat pemerhatian di atas, di dalam dan di bawah awan. Dengan menggabungkan data pesawat dengan data darat dan satelit, para saintis mempunyai gambaran yang lebih baik mengenai hubungan antara awan, wap air dan dinamika atmosfera daripada sebelumnya. Mereka juga dapat menafsirkan pengukuran satelit yang dilakukan secara rutin oleh NASA.
Misi ini dibiayai oleh Earth Science Enterprise NASA. Perusahaan berdedikasi untuk memahami Bumi sebagai sistem bersepadu dan menerapkan Ilmu Sistem Bumi untuk meningkatkan ramalan iklim, cuaca dan bahaya semula jadi menggunakan titik ruang angkasa yang unik. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai Alias, lawati: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Untuk maklumat mengenai NASA, lawati: http://www.nasa.gov.
JPL dikendalikan untuk NASA oleh California Institute of Technology di Pasadena
Sumber Asal: Siaran Berita NASA / JPL
