Kredit gambar: NASA / JPL
Salah satu aspek iklim Bumi, distribusi uap air, mungkin memiliki implikasi signifikan terhadap perubahan iklim dan penipisan ozon. Untuk memahami maknanya, para ilmuwan NASA menggunakan pesawat khusus untuk membangun peta terperinci tentang bagaimana uap air bergerak di atmosfer, dari permukaan bumi hingga ketinggian 40 km, tempat udara benar-benar mengering. Mereka dapat mengetahui uap mana yang diciptakan pada ketinggian tinggi dan mana yang digerakkan oleh arus udara.
Ilmuwan NASA telah membuka jendela baru untuk memahami uap air atmosfer, implikasinya terhadap perubahan iklim, dan penipisan ozon.
Para ilmuwan telah membuat peta terperinci pertama dari air yang mengandung hidrogen berat dan atom oksigen berat di dalam dan di luar awan, dari permukaan bumi hingga sekitar 25 mil ke atas, untuk lebih memahami dinamika bagaimana air masuk ke stratosfer.
Hanya sejumlah kecil air yang mencapai stratosfer kering, 10 hingga 50 kilometer (6 hingga 25 mil) di atas Bumi, sehingga setiap peningkatan kandungan air berpotensi menyebabkan kerusakan beberapa kemampuan perisai ozon di bagian atmosfer ini. Ini dapat menghasilkan penipisan ozon yang lebih besar di atas Kutub Utara dan Selatan serta di pertengahan garis lintang.
Air membentuk iklim Bumi. Jumlahnya yang besar di atmosfer yang lebih rendah, troposfer, mengendalikan berapa banyak sinar matahari yang menembus planet ini, berapa banyak yang terperangkap di langit kita, dan berapa banyak yang kembali ke ruang angkasa. Lebih tinggi di stratosfer, di mana sebagian besar perisai ozon Bumi melindungi permukaan dari sinar ultraviolet yang berbahaya, hanya ada sedikit air (kurang dari 0,001 konsentrasi permukaan). Para ilmuwan tidak sepenuhnya memahami bagaimana udara dikeringkan sebelum sampai ke wilayah ini.
Di troposfer, air ada sebagai uap di udara, sebagai tetesan cairan di awan, dan sebagai partikel es beku di awan cirrus ketinggian tinggi. Karena ada begitu banyak air yang lebih dekat ke Bumi dan beberapa mil di atas, penting untuk memahami bagaimana air masuk dan meninggalkan stratosfer. "Konten isotop," sidik jari alami yang ditinggalkan oleh bentuk air yang berat, adalah kunci untuk memahami prosesnya. Isotop adalah salah satu dari dua atau lebih bentuk elemen yang memiliki sifat kimia yang sama atau sangat terkait dan nomor atom yang sama, tetapi berat atom berbeda. Contohnya adalah oksigen 16 versus oksigen 18 - keduanya adalah oksigen, tetapi yang satu lebih berat daripada yang lain.
Air yang berat lebih mudah terkondensasi atau beku dari uapnya, menyebabkan sifat distribusinya agak berbeda dari bentuk air isotop biasa. Pengukuran make-up isotop uap air memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan bagaimana air masuk ke stratosfer.
"Untuk pertama kalinya, kami memiliki konten isotop air yang dipetakan dalam detail luar biasa," kata Dr. Christopher R. Webster, seorang ilmuwan peneliti senior di Jet Propulsion Laboratory NASA, Pasadena, California. Webster adalah penulis utama makalah ilmiah yang mengumumkan baru Temuan dalam jurnal Science. Andrew J. Heymsfield, dari Pusat Nasional untuk Penelitian Atmosfer, Boulder, Colorado, adalah rekan penulis.
Mengukur isotop air sangat menantang, karena mereka hanya mewakili sebagian kecil, kurang dari satu persen, dari total air di atmosfer. Pengukuran terperinci dilakukan dengan menggunakan spektrometer serapan inframerah laser Pesawat (Alias) yang terbang di atas pesawat jet ketinggian tinggi WB-57F milik NASA pada Juli 2002. Teknik laser baru ini memungkinkan pemetaan isotop air dengan resolusi yang cukup untuk membantu para peneliti memahami transportasi air dan mikrofisika awan yang terperinci, parameter utama untuk memahami komposisi atmosfer, pengembangan badai, dan prediksi cuaca.
"Teknik laser memberi kita kemampuan untuk mengukur berbagai jenis isotop yang ditemukan di semua air," kata Webster. "Dengan sidik jari isotopik, kami menemukan partikel-partikel es yang ditemukan di bawah stratosfer terangkat dari bawah, dan beberapa ditumbuhkan di sana pada tempatnya."
Data tersebut membantu menjelaskan bagaimana kadar air dari udara yang masuk ke stratosfer berkurang, dan menunjukkan bahwa pendakian bertahap dan gerakan ke atas yang cepat terkait dengan sistem awan tinggi (lofting konvektif) keduanya berperan dalam membangun kekeringan stratosfer.
Tujuan dari misi pesawat adalah untuk memahami pembentukan, luas dan proses yang terkait dengan awan cirrus. Misi tersebut menggunakan enam pesawat dari NASA dan agen federal lainnya untuk melakukan pengamatan di atas, di dalam dan di bawah awan. Dengan menggabungkan data pesawat dengan data berbasis darat dan satelit, para ilmuwan memiliki gambaran yang lebih baik tentang hubungan antara awan, uap air, dan dinamika atmosfer dari sebelumnya. Mereka juga dapat lebih baik menginterpretasikan pengukuran satelit yang dilakukan secara rutin oleh NASA.
Misi ini didanai oleh Perusahaan Ilmu Bumi NASA. Enterprise berdedikasi untuk memahami Bumi sebagai sistem terintegrasi dan menerapkan Ilmu Sistem Bumi untuk meningkatkan prediksi iklim, cuaca, dan bahaya alam menggunakan titik pandang ruang yang unik. Untuk informasi lebih lanjut tentang Alias, kunjungi: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Untuk informasi tentang NASA, kunjungi: http://www.nasa.gov.
JPL dikelola untuk NASA oleh California Institute of Technology di Pasadena
Sumber Asli: Rilis Berita NASA / JPL
