Per schip en per vliegtuig, Onderzoekers van het Department of Atmospheric Science waagden zich op de meest stormachtige plek op aarde, de Zuidelijke Oceaan, om wolk te verzamelen, aerosol- en neerslaggegevens voor een project genaamd SOCRATES. Kennis opgedaan tijdens de wolken in de Zuidelijke Oceaan, straling, Aerosol Transport Experimental Study zal naar verwachting de mogelijkheden voor weers- en klimaatmodellering en -voorspellingen over de hele wereld verbeteren.

Gegevensverzameling

Afstudeerstudent Kathryn Moore, gestationeerd aan boord van het onderzoeksschip RV Investigator, verzamelde gegevens en monsters om primaire ijskiemvorming en de invloed ervan op de wolkenfase te documenteren. Primaire ijskiemvorming is de vorming van de eerste ijskristallen in een wolk, die meestal voorkomt op atmosferische aerosoldeeltjes die bekend staan ​​​​als ijskiemvormende deeltjes. Cloud-fase is de toestand van de cloud, vloeistof of ijs.

"Het SOCRATES-project is ontworpen om monsters en observaties te verzamelen om nieuwe datasets en parametrisaties te leveren waarmee weer- en klimaatmodellen kunnen worden getest en verbeterd, ’ legde Moor uit.

Hands-on gegevensverzameling was nodig om het begrip van wolkenvorming boven de Zuidelijke Oceaan te vergroten, omdat de huidige beoordeling bijna volledig is gebaseerd op satellietwaarnemingen. Deze lacune in kennis leidt tot onnauwkeurige klimaatmodellen.

"De Zuidelijke Oceaan is een van de meest afgelegen gebieden op aarde, ver van antropogene en terrestrische aerosolbronnen, en dus is het een ideale plek om natuurlijke aerosolen en hun interacties met wolken en straling te bestuderen, ' zei Moor.

Een multinationale campagne

CSU's team van wetenschappers had instrumenten aan boord van zowel de RV Investigator, een onderzoeksschip van de Australische Marine National Facility, en HIAPER, of het krachtige Instrumented Airborne Platform for Environmental Research. HIAPER is een sterk gemodificeerde Gulfstream V-jet die eigendom is van de National Science Foundation en wordt beheerd door het National Center for Atmospheric Research in Boulder (NCAR). Het project is een samenwerking tussen Amerikaanse universiteiten en Australische wetenschappers, met het Amerikaanse deel gefinancierd door de NSF en ondersteund door NCAR.

"Het was echt een multinationale campagne, " zei senior onderzoekswetenschapper Paul DeMott, die de groep leidde vanuit CSU. "De rol van ons team was om gegevens te verzamelen die uiteindelijk helpen bij het verklaren van fouten in de voorspellingen van het wereldwijde klimaatmodel van zonnestraling die het oceaanoppervlak bereikt."

bevindingen

IJskiemvormende deeltjes worden in de atmosfeer gesuspendeerd en vormen de basis voor de meest gebruikelijke methode van ijsvorming in de atmosfeer. Hoewel de ijskiemvormende deeltjes zeer zeldzaam zijn, ze hebben een sterke controle over de vloeistof- of ijsfasen van een wolk. Zodra een wolk is geglaceerd, of veranderd van overwegend vloeibaar in ijs, de reflecterende eigenschappen en het stralingseffect veranderen aanzienlijk, en het kan neerslaan als sneeuw of ijs, in plaats van alleen maar regen.

DeMott deelde de taken van vliegwetenschappers met Christina McCluskey, recent afgestudeerd aan de CSU, nu een NCAR Advanced Study Program postdoctoraal onderzoeker. DeMott en McCluskey gebruikten twee methoden voor het beoordelen van ijskiemvormende deeltjesconcentraties en een bioaerosoldetector terwijl ze over de Zuidelijke Oceaan vlogen, net zoals Moore soortgelijke monsters verzamelde met dezelfde methoden op zeeniveau, samen met watermonsters.

"Zoals verwacht, de concentraties van ijskiemvormende deeltjes boven de Zuidelijke Oceaan waren enkele van de laagste op aarde, zowel in de mariene grenslaag aan de oppervlakte als hoger in de troposfeer, ' zei Moor.

Nog altijd, de buitengewoon lage aantallen deeltjes in de lucht waren enigszins verrassend voor DeMott, net als enkele andere ontdekkingen.

"Wolken waren ook meer gelaagd dan we hadden verwacht, en dit heeft gevolgen voor stralingsoverdracht en satellietdetectie, ', aldus DeMott.

Gezien de brede reikwijdte van de expeditie en de enorme hoeveelheid analyse die nog moet worden uitgevoerd, ontdekkingen en definitieve conclusies zijn nog in het verschiet. Echter, volgens DeMott, het SOCRATES-project is al een succes.

"We hebben de meest uitgebreide karakterisering van wolken en aerosolen in de Zuidelijke Oceaan tot nu toe uitgevoerd, onze datasets zijn rijk, en we zullen in staat zijn om onze belangrijkste hypothesen te beantwoorden."