Kajian kesan ribut petir pada atmosfera atas, iklim

Para saintis menyasarkan ribut petir di Alabama, Colorado dan Oklahoma pada musim bunga ini untuk mengetahui apa yang berlaku apabila awan menyedut udara berbatu-batu ke atmosfera dari permukaan Bumi.


Eksperimen Awan & Kimia Perolakan Dalam (DC3), yang bermula pada pertengahan Mei, 2012, akan meneroka pengaruh ribut petir di udara tepat di bawah stratosfera, kawasan tinggi di atmosfera kita yang mempengaruhi iklim dan corak cuaca Bumi.

Kimia kilat dan peranannya dalam proses atmosfera adalah penting kepada DC3. Kredit: NCAR


Para saintis akan menggunakan tiga pesawat penyelidikan, radar mudah alih, tatasusunan pemetaan kilat dan alat lain untuk mengumpulkan gambar yang komprehensif.

Para saintis DC3 akan terbang ke tengah-tengah ribut petir. Kredit: NOAA

Chris Cantrell, penyiasat utama DC3, berkata:

Kita cenderung untuk mengaitkan ribut petir dengan hujan lebat dan kilat, tetapi ia juga menggegarkan keadaan di bahagian atas paras awan.




Kesan mereka yang tinggi di atmosfera seterusnya memberi kesan kepada iklim yang bertahan lama selepas ribut hilang.

Projek DC3 akan melihat secara menyeluruh kedua-dua butiran kimia dan ribut petir, termasuk pergerakan udara, fizik awan dan aktiviti elektrik.

Salah satu matlamat utama DC3 ialah meneroka peranan ribut petir dalam membentuk ozon atmosfera atas, gas rumah hijau yang mempunyai kesan pemanasan yang kuat tinggi di atmosfera.

Apabila ribut petir terbentuk, udara berhampiran tanah tiada tempat untuk pergi selain naik. Mary Barth ialah penyiasat utama projek itu. Dia berkata:


Ribut petir musim bunga hampir tiba di kebanyakan kawasan barat tengah A.S. dan kawasan lain. Kredit: NOAA

Tiba-tiba anda mempunyai jisim udara di altitud tinggi yang penuh dengan bahan kimia yang boleh menghasilkan ozon.

Ozon di atmosfera atas memainkan peranan penting dalam perubahan iklim dengan memerangkap sejumlah besar tenaga daripada matahari.

Walau bagaimanapun, ozon sukar untuk dikesan kerana, tidak seperti kebanyakan gas rumah hijau, ia tidak dipancarkan secara langsung sama ada oleh sumber pencemaran atau proses semula jadi. Sebaliknya, cahaya matahari mencetuskan interaksi antara bahan pencemar seperti nitrogen oksida dan gas lain, dan tindak balas tersebut menghasilkan ozon.


Interaksi ini difahami dengan baik di permukaan Bumi, tetapi belum diukur di bahagian atas troposfera, lapisan terendah atmosfera tepat di bawah stratosfera. Peningkatan dalam awan ribut petir berjulat dari kira-kira 20 hingga 100 batu sejam, jadi udara tiba di bahagian atas troposfera, kira-kira 6 hingga 10 batu ke atas, dengan bahan pencemarnya agak utuh.

Jisim udara yang tercemar tidak terus meningkat selama-lamanya kerana halangan antara troposfera dan stratosfera, yang dipanggil tropopause. Barth berkata:

Ribut petir dan kilat memainkan peranan penting dalam kimia atmosfera kita. Kredit: NOAA

Di latitud pertengahan, tropopause adalah seperti dinding. Udara terlanggar dan merebak.

Para saintis DC3 akan terbang melalui kepulan ini untuk mengumpul data ketika ribut sedang berlaku. Mereka akan terbang semula pada keesokan harinya untuk mencari jisim udara yang sama, menggunakan tandatangan kimianya yang tersendiri untuk melihat bagaimana ia telah berubah dari semasa ke semasa.

Pencemaran bukan satu-satunya sumber nitrogen oksida, prekursor ozon. Sambaran petir juga menghasilkan nitrogen oksida.

Penyiasat DC3 sedang melihat tiga tapak yang dipisahkan secara meluas di utara Alabama, timur laut Colorado, dan tengah Oklahoma hingga Texas barat.

cBerbilang tapak akan membolehkan para saintis mengkaji pelbagai jenis persekitaran atmosfera.

Alabama mempunyai lebih banyak pokok dan dengan itu lebih banyak pelepasan semula jadi; tapak Colorado kadangkala mengikut arah angin pencemaran Denver; tapak Oklahoma dan Texas barat mungkin menawarkan udara bersih. Barth berkata:

Lebih banyak kawasan berbeza yang boleh kita kaji, lebih banyak kita dapat memahami cara ribut petir mempengaruhi iklim kita.

Intinya: Eksperimen Deep Convective Clouds & Chemistry (DC3), yang bermula pada pertengahan Mei, 2012, akan meneroka pengaruh ribut petir di udara tepat di bawah stratosfera, kawasan tinggi di atmosfera kita yang mempengaruhi iklim dan corak cuaca Bumi.

Baca lebih lanjut dari Yayasan Sains Kebangsaan