Met dansende lichtlinten zichtbaar in de lucht, vloog een team van onderzoekers op een reeks schilderachtige en soms stormachtige vluchten naar het koude onbekende, in een poging meer te weten te komen over waarom een ​​van de meest ijskoude plekken op aarde in een koortsachtig tempo opwarmt.

De onderzoekers – een atmosferische wetenschapper van de Universiteit van Miami en haar twee Ph.D. studenten – namen de vluchten als onderdeel van een bijna twee maanden durende veldcampagne gericht op het onderzoeken van de mate waarin wolken gegenereerd door mariene koude-luchtuitbraken (MCAO’s) de snelle opwarming van het Noordpoolgebied weerspiegelen en mogelijk bijdragen, terwijl ze ook de meer extreme weersomstandigheden in dat poolgebied.

“Het Noordpoolgebied verandert snel en warmt twee tot vier keer sneller op dan het mondiale gemiddelde”, zegt Paquita Zuidema, hoogleraar en voorzitter van de atmosferische wetenschappen aan de Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science en hoofdonderzoeker van CAESAR. , of experiment met een uitbraak van koude lucht in de subarctische regio.

‘Er bestaat nog steeds geen consensus over waarom en hoe dit gebeurt, en er blijven vragen over hoe wolken bijdragen aan of eenvoudigweg reageren op deze veranderingen. Hoe meer we nu kunnen leren over het gedrag van arctische wolken, hoe beter we het noordpoolgebied van de toekomst kunnen voorspellen. Hoe dan ook, naarmate het Noordpoolgebied toegankelijker wordt, zullen we de weersvoorspellingen in het Noordpoolgebied moeten verbeteren in een van de slechtst waargenomen regio's op aarde."

MCAO's, die weerpatronen over de hele wereld kunnen beïnvloeden, ontstaan ​​wanneer koude, droge lucht over warm oceaanwater beweegt, waarbij het verschil in lucht- en zeetemperatuur ervoor zorgt dat de oceaan grote hoeveelheden warmte en vocht in de lucht afgeeft. Als onderdeel van die extreme lucht-zee-energie-uitwisseling vormt zich een uitgebreide grenslaag van convectieve wolken, die soms intense orkaanachtige polaire dieptepunten produceert.

Deze wolken zijn complex van aard en bestaan ​​uit zowel ijs als vloeistof. Maar er is weinig bekend over hoe ze ontstaan ​​en evolueren. "Begrijpen hoe die wolken hun vocht verdelen tussen vloeistof en ijs, is nog steeds niet zo goed weergegeven in modellen", aldus Zuidema.

"En dat begint een groot probleem te worden, omdat vloeibare wolken veel zonlicht reflecteren. IJswolken hebben de neiging om gewoon op de grond of in de oceaan te sneeuwen. Dus we willen weten, in zeer koude wolken, hoeveel van dat vocht vloeibaar is. en hoeveel kost ijs, en waarom en hoe die verandering plaatsvindt?"

En dat is waar CAESAR in beeld komt. Tijdens het recente veldkamp, ​​georganiseerd door het National Center for Atmospheric Research van de National Science Foundation, vlogen de studenten Sam Ephraim en Tyler Tatro van de Zuidema en Rosenstiel School uit Kiruna, Zweden, aan boord van een C-130 Hercules-vliegtuig. , waarbij hij naar de Arctische zee-ijsrand voor de kust van Groenland reisde en een reeks instrumenten gebruikte die een schat aan gegevens verzamelden.

Dropsondes die door de C-130 werden vrijgegeven, registreerden in-situ gegevens over wind, temperatuur en vochtigheid terwijl ze verticaal door de atmosfeer reisden. Lidars, radars en radiometers in het vliegtuig bepaalden het aandeel ijs en water in wolken. Instrumenten die op de vleugels van het vliegtuig waren gemonteerd, bemonsterden de eigenschappen van de wolken, terwijl luchtinlaten aërosolen verzamelden voor analyse.

Wetenschappers van acht andere universiteiten in de Verenigde Staten en van de Universiteit van Stockholm in Zweden, de Universiteit van Oslo in Noorwegen en het US Naval Research Laboratory namen ook deel aan de veldcampagne. Ze onderzoeken hoe aërosolen, lucht uit de stratosfeer en dynamiek op kleine schaal de ontwikkeling van wolken beïnvloeden. Ook werden er modelbouwers ingeschakeld om een ​​snellere kennisoverdracht te faciliteren.

Voor Ephraim, die op vier van de acht CAESAR-vluchten vloog, was de campagne meer dan een gelegenheid om senior wetenschappers aan het werk te observeren. Hij speelde een cruciale rol in het succes van de missie door de radiometer te bedienen die de hoeveelheid straling meet die wordt uitgezonden door waterdamp en vloeibaar water in de lucht. Daarnaast hielp hij bij het verzorgen van weersvoorspellingsbriefings voor het team van wetenschappers die bepaalden of vluchten op elke dag van de campagne zouden opstijgen of aan de grond zouden blijven.

“Het is één ding om in een klaslokaal of achter een computer te zitten en naar gegevens over koudeluchtuitbraken te kijken die andere mensen in andere veldcampagnes hebben verzameld, maar het is iets heel anders om het daadwerkelijk met eigen ogen te kunnen zien en te zien spelen een actieve rol in het onderzoek", zegt Ephraim, die als kleine jongen besloot dat hij een carrière in de meteorologie wilde nadat hij enkele uren naar Weather Channel-verslaggeving had gekeken.

"Onze hele inzet was geweldig", vervolgde hij. "We hebben het noorderlicht nogal wat gezien. Ze waren extreem actief in de periode dat wij er waren. En op de vluchten was het opmerkelijk om de overgang te zien van een heldere, zonnige hemel over het zee-ijs naar stormachtige omstandigheden." P>

Tatro, die de verbranding van biomassa en de interacties met aerosolwolken boven Afrika bestudeert, assisteerde ook bij het bedienen van de radiometer en hielp bij het plannen van enkele vluchten. Voor hem was de campagne 'wetenschap uit schoolboeken tot leven gebracht'.

"Ik kreeg een idee van hoeveel gemeenschap er is in de atmosferische wetenschap", zei hij. "Ik heb de namen van bekende wetenschappers in boeken en op onderzoekspapieren gezien. Door ze in actie te zien en met hen samen te werken, kreeg ik een idee van hoe gepassioneerd ze zijn over hun werk."

De voorlopige analyse van de CAESAR-gegevens is nu aan de gang, met een speciale sessie over de voorgestelde campagne voor een komende bijeenkomst van de American Meteorological Society, aldus Zuidema.

Aangeboden door Universiteit van Miami