U.S. Naval Research Laboratory-meteoroloog Jeffrey Reid loopt voorop in het onderzoek naar de rol van aerosoldeeltjes, en de relaties tussen de deeltjes met de moessonmeteorologie, wolken en de straling van de zon.

Aërosoldeeltjes die door de omgeving zweven, herbergen grote mysteries voor wetenschappers over de hele wereld. De deeltjes variëren in grootte van bundels moleculen (10 nm) tot een zandkorrel, en kunnen duizenden kilometers door de lucht surfen. Klein en schijnbaar onbeduidend op zichzelf, de deeltjes reizen als levenloze zwermen, het weer en het klimaat op aarde beïnvloeden op manieren die wetenschappers nog niet volledig begrijpen.

Reid diende als missiewetenschapper voor de internationale veldcampagne, De wolk, Aerosol- en moessonprocessen Filippijnen Experiment (CAMP2Ex), de grootste veldcampagne in de lucht tot nu toe in Maritiem Zuidoost-Azië. De door NASA geïnitieerde campagne bestudeerde vorig jaar van augustus tot oktober tropisch weer en aerosolen in de Zuidoost-Aziatische regio.

Als missiewetenschapper Reid was verantwoordelijk voor het beheer van de dagelijkse operaties van de wetenschaps- en vluchtteams. Zijn inspanningen zorgden ervoor dat het team van meer dan 150 wetenschappers efficiënt en veilig gegevens verzamelde, ondanks extreme weersomstandigheden en uitdagende geofysische kenmerken.

CAMP2Ex was een samenwerking met NASA, NRL, het Observatorium van Manilla, de Filippijnse atmosfeer, Geofysische en astronomische dienstenadministratie (PAGASA), en verschillende academische organisaties. Onderzoekers van de campagne probeerden gegevens te verzamelen om drie belangrijke vragen te beantwoorden:

• Hebben aerosoldeeltjes invloed op het weer en de neerslag in tropische omgevingen?
• Worden deze invloeden teruggekoppeld naar de levenscyclus van de aerosol?
• Hoe beïnvloeden de aërosol en de wolk het stralingsenergiebudget van de regio?

Filippijnse wetenschappers waren vooral geïnteresseerd in de gevolgen van de moessonmeteorologie voor de regionale hydrologie, oceanografie en luchtkwaliteit.

Met zijn unieke geologische kenmerken en jaarlijkse weersextremen, de Filippijnse Archipel is een ideale locatie voor wetenschappers om dit onderzoek uit te voeren. Zittend op de Pacific Typhoon Belt, Jaarlijks treffen 20 tot 21 cyclonische stormen de Filippijnen, en vijf tot zes van deze stormen treffen typisch de reeks eilanden. Deze stormen hebben verwoestende lokale gevolgen, maar zijn ook een integraal onderdeel van de meteorologie van de Indische Oceaan door de Stille Oceaan.

"In staat zijn om [grote weersomstandigheden] met grotere nauwkeurigheid en doorlooptijd te voorspellen, heeft duidelijke voordelen, niet de minste daarvan is het beschermen van mensen, " zei Hal Maring, NASA CAMP2Ex programma wetenschapper.

"We willen beter begrijpen hoe aërosoldeeltjes geproduceerd door biomassa direct en indirect van invloed zijn op het stralingsbudget van de aarde, en hoe ze omgaan met wolken ten opzichte van neerslag, " zei hij. "Als we klimaatvoorspelling met grotere getrouwheid gaan doen, die processen moeten worden begrepen."

Hun onderzoek heeft internationale implicaties voor weersvoorspellingen. Volgens Reid, de op de Filippijnen verzamelde informatie kan worden gebruikt om modellen te ontwikkelen om grote weersomstandigheden over de hele wereld te voorspellen, inclusief die in de Verenigde Staten. Dit vermogen zou waardevol zijn voor de marine, die een constante voorwaarts geplaatste aanwezigheid handhaaft.

De hydrologische en aerosolcycli:hoe een stip een storm veroorzaakt

De hydrologische cyclus, beter bekend als de "watercyclus" is een continu proces van verdamping en neerslag. Volgens Reid, aerosoldeeltjes vormen een belangrijk onderdeel van deze cyclus, omdat ze dienen als de kernen voor het vormen van wolkendruppels.

Spuitbussen worden op verschillende manieren geproduceerd. Sommige zijn door mensen veroorzaakte vervuiling, zoals auto-uitlaatgassen, verbranding van biomassa en industriële emissies. Andere komen van nature voor, zoals die van stof uit de Sahara of zout uit de oceaan.

Elke wolkdruppel heeft een deeltje in de lucht in de kern, volgens Reid. Dat betekent dat als het aantal vervuilingsdeeltjes in de atmosfeer verandert, dat geldt ook voor het aantal wolkendruppels - evenals hun stralingseigenschappen, hoe lang ze duren, en, uiteindelijk, neerslag.

"Chemische reacties vinden plaats in die wolkendruppels, " zei hij. "Dus de feedback tussen emissies, fotochemie, [beïnvloeden] hoe wolken worden veranderd en hoe de wolken deze aerosoldeeltjes veranderen, is complex. We kennen grofweg algemene soorten relaties, maar we weten geen details."

"Sommige deeltjes regenen, en sommigen worden buiten de cloud gedumpt. Dan zijn ze nog groter en effectiever in het maken van grotere wolkendruppels en wordt het terug in de wolken gerecycled. In sommige gevallen remmen deeltjes neerslag. In andere kunnen ze stormen intensiveren"

Internationale samenwerking voor een stap vooruit in het voorspellen van extreme weersomstandigheden

Een onderzoekscampagne van deze omvang vergde uitgebreide coördinatie tussen de Amerikaanse en Filippijnse regering en haar publiek, privaat, en academische organisaties. Tijdens de campagne, een van Reid's aandachtspunten was het opbouwen van samenwerking tussen de onderzoekers en hun Filippijnse tegenhangers.

In het jaar voorafgaand aan de campagne Reid en zijn meteorologie en oceanografie (METOC) voorspellingsteam werkten samen met de voorspellings- en vluchtteams om te oefenen met het maken van voorspellingen voor vluchtplanning. Tegen de tijd dat de campagne begon, teamleden hadden ervaring met het maken van voorspellingen en vluchtplannen met behulp van actuele meteorologische gegevens uit de buurt van de Filippijnen.

"[De voorspellingen] leverden ons legitieme prototypeplannen op die we met de Filippijnen konden delen om het verkrijgen van diplomatieke goedkeuring en het baseren en overvliegen van toestemming te vergemakkelijken, ' zei Maring.

Tijdens de campagne, Reid, Maring en leden van de METOC en vluchtteams kwamen vroeg in de ochtend bijeen om de beste locaties te bepalen om met NASA's P-3 Orion en SPEC Learjet te vliegen voor het verzamelen van gegevens. De voorbereiding op wetenschappelijke vluchten duurde uren.

"Het grondpersoneel maakte het vliegtuig klaar, en we zouden de meteorologie verdubbelen en drievoudig controleren, en driedubbel check de vluchtplannen, "Zei Maring. "Sommige instrumenten hadden uren nodig om op te warmen."

Volgens Marring, hun Filippijnse collega's leidden het luchtkwaliteitsgedeelte van het onderzoek, de instrumenten op de P-3 gebruiken om de luchtkwaliteit te karakteriseren, inclusief zwevend stof.

"We waren in staat om een ​​vlucht te krijgen die uitsluitend was bedoeld voor het verzamelen van luchtkwaliteitsgegevens in en rond de Manilla Megaplex, waaronder het meten van tegen de wind in, "Zei Maring. "We waren in staat om metingen te doen van dichtbij het oppervlak, (ongeveer) 350 voet tot meer dan 20, 000 voet."

De omstandigheden van de missie waren perfect voor dit soort studie, volgens Reid, het verstrekken van de grote verscheidenheid aan omgevingen waarnaar het wetenschappelijke team op zoek was. Onderzoekers observeerden enorme rookpluimen uit Borneo met megacity-vervuiling naast ongerepte luchtmassa's en zich ontwikkelende tropische cyclonen.

In de tussentijd, onderzoekers van het Office of Naval Research verzamelden ook klimaatgegevens van hun Sally Ride-onderzoeksschip voor de kust van de Filippijnen. De afgelopen vijf jaar hebben ONR en hun medewerkers de invloed van regionaal weer op het weer over de hele wereld gevolgd als onderdeel van het programma Propagation of Intra-Seasonal Tropical OscillatioNs (PISTON).

"Zuidoost-Azië is een kookpot voor verdamping en convectie, " zei Reid. "Waterdamp komt de atmosfeer in Zuidoost-Azië binnen en kan uiteindelijk zijn weg vinden naar de Verenigde Staten. We kunnen de hier verzamelde informatie doorgeven aan een missie als PISTON die de gegevens verzamelt en kijkt naar langeafstandstransport en het weer over de hele Stille Oceaan. Tegelijkertijd, PISTON-observatie- en modelleringsinspanningen ondersteunen de CAMP2Ex-analyse. uiteindelijk, de wetenschap van beide missies is nauw met elkaar verbonden."

onderzoekers, echter, zal moeten wachten op de resultaten.

"De regio is zo ingewikkeld dat we de gegevens nog minstens vijf jaar zullen analyseren. "Zei Reid. "Uiteindelijk geloven we dat deze gegevens de tand des tijds zullen doorstaan."