Undersøgelse af tordenvejrseffekter på øvre atmosfære, klima

Forskere retter sig mod tordenvejr i Alabama, Colorado og Oklahoma i foråret for at opdage, hvad der sker, når skyer suger luft mange kilometer ind i atmosfæren fra Jordens overflade.


Eksperimentet Deep Convective Clouds & Chemistry (DC3), der begynder i midten af ​​maj 2012, vil undersøge tordenvejrs indflydelse på luften lige under stratosfæren, et område højt i vores atmosfære, der påvirker Jordens klima og vejrmønstre.

Lynets kemi og dets rolle i atmosfæriske processer er central for DC3. Kredit: NCAR


Forskere vil bruge tre forskningsfly, mobile radarer, lynkortlægningsarrays og andre værktøjer til at samle et omfattende billede.

DC3 -forskere vil flyve ind i tordenvejrens hjerter. Kredit: NOAA

Chris Cantrell, en hovedforsker i DC3, sagde:

Vi har en tendens til at forbinde tordenvejr med kraftig regn og lyn, men de ryster også tingene på toppen af ​​skyniveauet.




Deres virkninger højt i atmosfæren har igen virkninger på klimaet, der varer længe efter at stormen forsvinder.

DC3 -projektet vil tage et omfattende kig på både kemi og tordenvejr, herunder luftbevægelse, skyfysik og elektrisk aktivitet.

Et af hovedmålene med DC3 er at undersøge tordenvejrens rolle i dannelsen af ​​ozon i øvre atmosfære, en drivhusgas, der har en stærk opvarmningseffekt højt i atmosfæren.

Når tordenvejr dannes, har luft nær jorden intet andet sted end at gå op. Mary Barth er hovedforsker på projektet. Hun sagde:


Forårets tordenvejr er i horisonten for store dele af det amerikanske midtvest og andre områder. Kredit: NOAA

Pludselig har du en luftmasse i stor højde, der er fuld af kemikalier, der kan producere ozon.

Ozon i den øvre atmosfære spiller en vigtig rolle i klimaforandringerne ved at fange betydelige mængder energi fra solen.

Ozon er imidlertid svært at spore, fordi det i modsætning til de fleste drivhusgasser ikke udsendes direkte af hverken forureningskilder eller naturlige processer. I stedet udløser sollys interaktioner mellem forurenende stoffer såsom nitrogenoxider og andre gasser, og disse reaktioner skaber ozon.


Disse vekselvirkninger forstås godt på Jordens overflade, men er ikke blevet målt øverst på troposfæren, det laveste lag af atmosfæren lige under stratosfæren. Updrafts i tordenvejr skyer spænder fra omkring 20 til 100 miles i timen, så luft ankommer til toppen af ​​troposfæren, omkring 6 til10 miles op, med dens forurenende stoffer relativt intakte.

De forurenede luftmasser bliver ikke ved med at stige på ubestemt tid på grund af barrieren mellem troposfæren og stratosfæren, kaldet tropopause. Barth sagde:

Tordenvejr og lyn spiller en central rolle i kemien i vores atmosfære. Kredit: NOAA

I midten af ​​breddegrader er tropopausen som en mur. Luften støder ind i den og breder sig ud.

DC3 -forskerne vil flyve gennem disse fjer for at indsamle data, mens en storm er i gang. De flyver igen den næste dag for at finde den samme luftmasse ved hjælp af dens karakteristiske kemiske signatur for at se, hvordan den har ændret sig over tid.

Forurening er ikke den eneste kilde til nitrogenoxider, ozonforløberen. Lynnedslag producerer også nitrogenoxider.

DC3 -efterforskerne kigger på tre vidt adskilte steder i det nordlige Alabama, nordøstlige Colorado og det centrale Oklahoma mod vest i Texas.

cDe flere steder vil gøre det muligt for forskerne at studere forskellige typer atmosfæriske miljøer.

Alabama har flere træer og dermed mere naturlige emissioner; Colorado -stedet er undertiden medvind af Denvers forurening; Oklahoma og det vestlige Texas -område kan tilbyde ren luft. Barth sagde:

Jo flere forskellige regioner vi kan studere, jo mere kan vi forstå, hvordan tordenvejr påvirker vores klima.

Nederste linje: Eksperimentet Deep Convective Clouds & Chemistry (DC3), der begynder i midten af ​​maj 2012, vil undersøge tordenvejrs indflydelse på luft lige under stratosfæren, en region højt i vores atmosfære, der påvirker Jordens klima og vejrmønstre.

Læs mere fra National Science Foundation