NASA stuurt in 2020 vijf luchtlandingscampagnes door de Verenigde Staten om fundamentele processen te onderzoeken die uiteindelijk van invloed zijn op mensenlevens en het milieu. van sneeuwstormen langs de oostkust tot oceaanwervelingen voor de kust van San Francisco.

Wetenschapsteams gaan aan land, zee en lucht als onderdeel van meerjarige campagnes die worden gefinancierd door NASA's Earth Venture-klasseprogramma. Dit is NASA's derde reeks competitief geselecteerde suborbitale onderzoeken van Earth Venture.

NASA gebruikt het uitkijkpunt van de ruimte om ons begrip van onze thuisplaneet te vergroten, levens verbeteren en onze toekomst veilig stellen. Om een ​​completer beeld te krijgen van hoe en waarom onze planeet verandert, het bureau sponsort ook intensieve veldcampagnes gericht op kritieke wetenschappelijke kwesties die kunnen profiteren van een diepere kijk door te profiteren van de mogelijkheden van NASA op het gebied van wetenschap in de lucht.

Campagnes voeren wetenschap uit op verschillende platforms. Vliegtuigen op grote hoogte zullen chemie in de stratosfeer waarnemen, ver buiten het bereik van commerciële vliegtuigen, om de impact te bestuderen van intense stormen die de troposfeer doorbreken, waar het meeste weer voorkomt. Een vloot van autonome zweefvliegtuigen en drijvers zal naar de Stille Oceaan gaan om de temperatuur en het zoutgehalte aan en onder het wateroppervlak te meten om de uitwisseling van warmte tussen oceaan en atmosfeer beter te begrijpen. Onderzoekers zullen te voet en per boot afdalen op wetlands om te bestuderen hoe de zeespiegelstijging de ecosystemen van delta's beïnvloedt.

De vijf nieuwe Earth Venture geïntegreerde luchtlandings- en oppervlakteveldcampagnes beginnen in 2020 aan hun eerste jaar veldwerk. loopt van januari tot oktober.

Intense sneeuwvalevenementen

Aan de dichtbevolkte Amerikaanse oostkust, winterse sneeuwstormen zijn zowel frequent als storend. Sneeuwstormen kunnen wegen afsluiten en bedrijven sluiten en zijn gevaarlijk voor iedereen die erin vastzit. De storm- en wolkenprocessen die verantwoordelijk zijn voor sneeuwstormen worden vaak onnauwkeurig weergegeven door voorspellingsmodellen en zijn vanuit de ruimte moeilijk te meten, wat resulteert in slechte sneeuwvoorspellingen.

Het onderzoek naar microfysica en neerslag voor Atlantische kust-bedreigende sneeuwstormen, of EFFECTEN, luchtstudie van deze sneeuwstormen, die in januari het veld in gaat, heeft als doel een betere greep te krijgen op hoe de sneeuw in de wolken wordt verdeeld.

"Mensen zien foto's van deze grote wolkenvelden en denken dat ze overal sneeuwen, maar dat zijn ze niet, "Zei IMPACTS-hoofdonderzoeker Lynn McMurdie van de Universiteit van Washington in Seattle. "Binnen de wolken zijn deze lange smalle gebieden met intensere sneeuwbanden. We proberen te begrijpen waarom ze zich vormen en hoe ze evolueren met de zich ontwikkelende storm. Als we de processen in de wolken kunnen begrijpen, we kunnen beter voorspellen hoe ze de sneeuwval op de grond naar ons verdelen."

IMPACTS is de eerste grote veldcampagne om sneeuwstormen aan de oostkust in 30 jaar te bestuderen. De instrumentatie die zal vliegen op NASA's ER-2-vliegtuigen op grote hoogte en P-3-vliegtuigen voor cloudbemonstering, is sindsdien een aanzienlijke vooruitgang geweest, waardoor het nu een geschikt moment is om de kenniskloof over sneeuwstormen te dichten en wetenschappers te helpen verbeteren hoe ze satellietgegevens interpreteren en opnemen in weersvoorspellingsmodellen. De ER-2 zal vliegen vanaf Hunter Army Airfield in Savanna, Georgië, en de P-3 zal uit de Wallops Flight Facility van NASA in Virginia vliegen.

Oceaan-atmosfeer verwarming

Cirkelvormige waterstromen, eddies genaamd, spelen een belangrijke rol in de klimaat- en oceaanecologie, omdat ze de uitwisseling van warmte tussen de oceaan en de atmosfeer en het verticale transport van voedingsstoffen vergemakkelijken, zuurstof, en opgeloste gassen in de bovenste oceaan. Sommige wervelingen hebben een diameter van honderden kilometers, terwijl anderen, sub-mesoscale wervelingen genoemd, variëren in grootte van 1 tot 10 kilometer, te klein voor de huidige oceaanmonitoringssatellieten om in detail te observeren.

In april, onderzoekers met het Sub-Mesoscale Ocean Dynamics Experiment, of S-MODUS, zal 200 mijl uit de kust van San Francisco wagen om die kritische waarnemingen te doen. Drie wetenschapsvliegtuigen - NASA's King Air en Gulfstream V, naast een gehuurde Twin Otter, zullen het oceaanonderzoeksschip Oceanus en een reeks autonome platforms worden uitgerust met instrumenten voor het meten van temperatuur, zoutgehalte, en oceaansnelheid over verschillende tijd- en ruimtelijke schalen. De vluchten zullen vertrekken vanaf Moffett Federal Airfield in het Ames Research Center van NASA in Silicon Valley in Californië.

Computersimulaties geven aan dat deze wervelingen belangrijke langetermijneffecten hebben op de bovenste oceaan, maar hun voorspellingen zijn gevoelig voor relatief kleine details in hoe de simulaties worden geïmplementeerd. De resolutie en detail van deze simulaties hebben ons vermogen om ze te observeren met ruimte- of in situ-sensoren overtroffen.

"Deze ogenschijnlijk kleine factoren zijn van belang wanneer we het klimaatsysteem op lange tijdschalen simuleren, " zei hoofdonderzoeker Thomas Farrar, een fysieke oceanograaf bij Woods Hole Oceanographic Institution. "Metingen van S-MODE kunnen ons helpen begrijpen hoe goed deze processen worden weergegeven in modellen en hoe we hun weergave kunnen verbeteren."

Rivierdelta's en zeespiegelstijging

Miljoenen mensen vertrouwen op diensten die worden geleverd door kustdelta's zoals de Mississippi-rivierdelta. Die diensten omvatten het optreden als kraamkamer voor vissen, schaaldieren en andere dieren, naast het beschermen van onze infrastructuur tegen orkanen en tsunami's. Echter, de meeste grote delta's over de hele wereld zinken onder de zeespiegelstijging en verdwijnen, het levensonderhoud en de ecologische diensten die ze leveren met zich meenemen.

De Delta-X-missie zal de Mississippi-rivierdelta bestuderen om te begrijpen welke delen van de regio waarschijnlijk zullen verdwijnen en welke zullen overleven. De delta's kunnen de zeespiegelstijging mogelijk bijhouden als er voldoende sediment wordt afgezet en als planten gezond genoeg zijn om wortels te laten groeien. Delta-X-wetenschappers zullen remote sensing-instrumenten in de lucht gebruiken aan boord van NASA's King Air- en Gulfstream-vliegtuigen, met vluchten vanuit Lakefront Airport in New Orleans en NASA's Johnson Space Center, en veldmetingen van de waterstroom om te bepalen waar sediment dat door dat water wordt getransporteerd, zal worden afgezet. De wetenschappers zullen ook kwantificeren hoeveel organische grond er ontstaat door de ontbinding van planten.

"Deze nieuwe gegevens zullen ons helpen de impact van de zeespiegelstijging op de zeer belangrijke kusthulpbronnen in delta's te begrijpen en te verminderen, " zei Delta-X hoofdonderzoeker Marc Simard van het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië.

Spuitbussen Veranderende Wolken

De Aerosol Cloud Meteorologie-interacties boven het West-Atlantische experiment, of ACTIVEREN, zal kijken naar de cruciale rol die zeegrenslaagwolken spelen in de energiebalans en watercyclus van de aarde. Dit type wolk bedekt grote delen van de oceanen van de planeet. Hoe cloudsystemen veranderen, blijft een van de grootste resterende onzekerheden in modellen die kijken naar de opwarming van de aarde.

De campagne, die in februari begint, zal zich richten op de westelijke Noord-Atlantische Oceaan, waar onderzoekers een breed scala aan aerosolen zullen meten, bewolking en meteorologische omstandigheden. Onderzoekers zullen wetenschappelijke vluchten uitvoeren met twee vliegtuigen - een NASA Falcon en King Air - die op een gecoördineerde manier zullen vliegen terwijl ze zijn uitgerust met een groot aantal remote sensing- en in-situ-instrumenten. De vluchten zullen afkomstig zijn van NASA's Langley Research Center in Hampton, Virginia.

"Ondanks vele eerdere veldcampagnes, we hebben geen uitgebreide metingen onder verschillende omstandigheden om definitieve conclusies te trekken over de effecten van deze interacties tussen aerosolen, wolken en meteorologie over klimaat, " zei Armin Sorooshian, ACTIVEER hoofdonderzoeker van de Universiteit van Arizona. "Met dit onderzoek we zijn van plan om dat probleem aan te pakken en gegevens te verstrekken die de internationale wetenschappelijke gemeenschap nog jaren en decennia kan gebruiken."

Wanneer sterke stormen de stratosfeer binnendringen

In juni, Dynamiek en chemie van de zomerstratosfeer, of DCOTSS, zal intense stormen onderzoeken die zich tijdens de zomermaanden boven de centrale Verenigde Staten vormen. Als deze stormen hoog genoeg worden, ze schieten voorbij de troposfeer, de onderste laag van de atmosfeer van de aarde, en kan waterdamp en verontreinigende stoffen in de stratosfeer erboven injecteren, de chemische samenstelling aanzienlijk verandert. Ze kunnen zelfs een negatieve invloed hebben op ozon in de stratosfeer, die schadelijk ultraviolet licht van de zon absorbeert.

De wetenschappers zullen zich richten op deze voorbijschietende stormen met behulp van gegevens van weersatellieten en radar op de grond en zullen metingen verzamelen met NASA's ER-2-vliegtuig op grote hoogte, die tot 70 zal vliegen, 000 voet, aanzienlijk hoger dan de meeste onderzoeksvliegtuigen kunnen gaan. De vluchten zullen vertrekken vanuit Salina, Kansas.

"DCOTSS is de eerste wetenschappelijke missie die speciaal is ontworpen om materiaal te observeren dat door intense onweersbuien in de stratosfeer is getild, " zei Ken Bowman, DCOTSS-hoofdonderzoeker van de Texas A&M University. "Door de stormuitstroom rechtstreeks te meten met het ER-2-vliegtuig, we kunnen leren hoe deze stormen de stratosfeer van vandaag beïnvloeden, en hoe hun impact zou kunnen veranderen als de atmosfeer de komende decennia verandert."