Boven de zuidoostelijke Atlantische Oceaan, een 2, Een duizend mijl lange rookpluim van Afrikaanse landbouwbranden ontmoet een bijna permanente wolkenbank voor de kust. Hun ontmoeting vormt een natuurlijk laboratorium voor het bestuderen van de interacties tussen wolkendruppels en de kleine rookdeeltjes in de lucht. Deze maand, NASA's P-3 onderzoeksvliegtuig en een team van wetenschappers keren terug bij hun derde inzet in deze regio als onderdeel van de Observations of Aerosols Above Clouds en hun Interactions-missie, of ORAKELS, het verzamelen van gegevens over hoe aërosolen zoals rook wolken en op hun beurt het klimaat op aarde beïnvloeden.

"Het wolkendek in de zuidoostelijke Atlantische Oceaan is een van de grootste ter wereld, " zei atmosferische wetenschapper Paquita Zuidema van de Universiteit van Miami, Florida, en co-hoofdonderzoeker voor de inzet van ORACLES. "Tegelijkertijd, de rooklaag strekt zich uit tot in Zuid-Amerika. De combinatie van rook en wolken genereert voldoende atmosferische opwarming om neerslagpatronen boven Afrika in klimaatmodellen te beïnvloeden, waardoor het noodzakelijk is om meer vertrouwen te krijgen in de modelvoorspellingen."

Spuitbussen omvatten zeezout, stof, pollen en eventuele deeltjes, als rook en as, vrijkomt bij verbranding door industrie of bosbranden. Klein genoeg om te reizen op de heersende winden, ze zijn een belangrijk onderdeel van de atmosfeer. Donkergekleurde spuitbussen kunnen zonlicht absorberen, waardoor een verwarmend effect ontstaat, en lichtgekleurde kunnen zonlicht weerkaatsen, waardoor een verkoelend effect ontstaat. Rook kan beide, afhankelijk van of de deeltjes erin voorkomen boven de donkere oceaan en er in vergelijking witter uitzien, of boven wolken en zie er donkerder uit.

Begrijpen hoe wolken en aerosolen samenwerken om de balans tussen klimaatopwarming en -koeling te bepalen, vormt de kern van de ORACLES-missie, evenals de microfysische effecten die rookdeeltjes kunnen hebben op wolkendruppels wanneer ze elkaar ontmoeten.

"We hebben grote vragen over de invloed van aerosoldeeltjes op wolken en klimaat, en deze interacties verschillen afhankelijk van waar je op aarde bent, " zei atmosferische wetenschapper Rob Wood van de Universiteit van Washington in Seattle en co-hoofdonderzoeker voor de inzet van ORACLES. Lessen die zijn geleerd over de zuidoostelijke Atlantische Oceaan kunnen mogelijk worden toegepast op andere regio's waar rook van bosbranden of de industrie in wisselwerking staat met wolken. Door te begrijpen de kleinschalige processen die plaatsvinden wanneer ze elkaar ontmoeten in wolken, wetenschappers zijn beter in staat om te verfijnen hoe ze aerosol-cloud-interacties beschrijven binnen wereldwijde klimaatmodellen, wat ons op zijn beurt zal helpen de langetermijneffecten van aërosolen op de mondiale en regionale temperaturen te begrijpen.

deze oktober, het ORACLES-team is gevestigd in São Tomé en Principé, een equatoriale eilandnatie voor de westkust van Afrika, van waaruit ORACLES in augustus ook het noordelijke deel van de rookpluim heeft onderzocht, 2017. ORACLES onderzocht de zuidelijke omvang van de pluim van Walvisbaai, Namibië, in september, 2016. De waarnemingen van elk jaar vormen een aanvulling op die van de andere inzet, het volledige bereik van de verbrandingscyclus in de late zomer en herfst vastleggen. Afrikaanse boeren verbranden hun velden na de oogst om voedingsstoffen terug te brengen in de grond voordat de regen komt en de verbranding verplaatst zich naar het zuiden naarmate het regenseizoen vordert. Het dikste deel van de rookpluim beweegt met hen mee naar het zuiden. Wood en het team willen graag contrasteren met wat er in oktober gebeurt, wanneer het regenseizoen de gordel van landbouwbranden verder naar het zuiden heeft geduwd en ze verwachten minder rook in het onderzoeksgebied.

NASA's P-3 onderzoeksvliegtuig, beheerd door Wallops Flight Facility in Virginia, draagt ​​een suite van 11 instrumenten, zowel teledetectie-instrumenten als instrumenten die rechtstreeks de wolken en rookpluimen zullen bemonsteren via luchtinlaten op de vleugels en ramen. Deze directe metingen zijn als het plaatsen van een microscoop op wat er in de wolken gebeurt.

"Vorig jaar in augustus, we zagen veel fysiek contact tussen de rook en de wolken, Wood zei. "Er vormden zich feitelijk wolkendruppels op deze rookdeeltjes en er was een grote toename van het aantal druppels in vergelijking met hoe het zou zijn zonder de rook."

Naast het ontwikkelen van een beter begrip van het gedrag van cloud-aerosolen, de luchtgegevens met hoge resolutie zullen ook worden gebruikt om het ophalen van rook- en wolkeneigenschappen van satellieten te verbeteren. Vanuit de ruimte, aerosol-detecterende satellieten leggen het globale beeld vast, maar de afweging in afstand met de huidige technologie betekent een grovere resolutie die de microfysische interacties binnen de wolken- en aerosollagen kan missen.

De implementatie van oktober 2018 die momenteel aan de gang is, levert al een dataset op met een paar verrassingen. "We zien meer aerosol dan verwacht op basis van voorspellingen van aerosolmodellen en eerdere satellietbeoordelingen voor deze maand, " zei Zuidema. "Wetenschappelijk gezien, we zien onverwachte nieuwe kenmerken zoals zeer grote rookdeeltjes die uit hun rooklagen in de wolken eronder lijken te vallen. We zien wolken die in slechts twee dagen van schoon naar vervuild over grote gebieden gaan."

Het ORACLES-team zal deze en andere waarnemingen tot het einde van de maand documenteren.