Crédito de imagen: NASA / JPL
Un aspecto del clima de la Tierra, la distribución del vapor de agua, podría tener implicaciones significativas para el cambio climático y el agotamiento del ozono. Para comprender su importancia, los científicos de la NASA están utilizando aviones especiales para construir un mapa detallado de cómo se mueve el vapor de agua en la atmósfera, desde la superficie de la Tierra hasta una altitud de 40 km, donde el aire se seca por completo. Pudieron determinar qué vapor se creó a gran altura y cuál fue elevado por las corrientes de aire.
Los científicos de la NASA han abierto una nueva ventana para comprender el vapor de agua atmosférico, sus implicaciones para el cambio climático y el agotamiento del ozono.
Los científicos han creado el primer mapa detallado de agua que contiene hidrógeno pesado y átomos de oxígeno pesado dentro y fuera de las nubes, desde la superficie de la Tierra hasta unas 25 millas hacia arriba, para comprender mejor la dinámica de cómo el agua ingresa a la estratosfera.
Solo pequeñas cantidades de agua alcanzan la estratosfera árida, de 10 a 50 kilómetros (6 a 25 millas) sobre la Tierra, por lo que cualquier aumento en el contenido de agua podría conducir a la destrucción de cierta capacidad de protección contra el ozono en esta parte de la atmósfera. Esto podría producir mayores reducciones de ozono en los polos Norte y Sur, así como en latitudes medias.
El agua da forma al clima de la Tierra. Su gran cantidad en la atmósfera inferior, la troposfera, controla la cantidad de luz solar que llega al planeta, la cantidad que queda atrapada en nuestros cielos y la cantidad que vuelve al espacio. Más arriba en la estratosfera, donde la mayor parte del escudo de ozono de la Tierra protege la superficie de los dañinos rayos ultravioleta, hay muy poca agua (menos de 0,001 de la concentración de la superficie). Los científicos no entienden completamente cómo se seca el aire antes de que llegue a esta región.
En la troposfera, el agua existe como vapor en el aire, como gotas líquidas en las nubes y como partículas de hielo congelado en las nubes cirrus de gran altitud. Dado que hay tanta agua más cerca de la Tierra y tan pocas millas arriba, es importante comprender cómo entra y sale el agua de la estratosfera. El "contenido isotópico", la huella digital natural dejada por las formas pesadas de agua, es clave para comprender el proceso. Un isótopo es cualquiera de dos o más formas de un elemento que tiene las mismas propiedades químicas o muy estrechamente relacionadas y el mismo número atómico, pero diferentes pesos atómicos. Un ejemplo es el oxígeno 16 versus el oxígeno 18: ambos son oxígeno, pero uno es más pesado que el otro.
El agua pesada se condensa o se congela más fácilmente de su vapor, lo que hace que la naturaleza de su distribución difiera algo de la forma isotópica de agua habitual. Una medición de la composición isotópica del vapor de agua permite a los científicos determinar cómo llega el agua a la estratosfera.
"Por primera vez, tenemos el contenido de isótopos de agua mapeado con increíble detalle", dijo el Dr. Christopher R. Webster, científico investigador principal en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California. Webster es el autor principal de un artículo científico que anuncia el nuevo hallazgos en la revista Science. El Dr. Andrew J. Heymsfield, del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, Boulder, Colorado, es coautor.
La medición de isótopos de agua es extremadamente difícil, ya que representan solo una pequeña fracción, menos del uno por ciento, del agua total en la atmósfera. Las mediciones detalladas se realizaron utilizando un espectrómetro de absorción infrarroja láser (Alias) de la aeronave que volaba a bordo del avión a reacción de gran altitud WB-57F de la NASA en julio de 2002. Esta nueva técnica láser permite el mapeo de isótopos de agua con resolución suficiente para ayudar a los investigadores a comprender tanto el transporte de agua como el microfísica detallada de las nubes, parámetros clave para comprender la composición atmosférica, el desarrollo de tormentas y la predicción del clima.
"La técnica láser nos da la capacidad de medir los diferentes tipos de isótopos que se encuentran en toda el agua", dijo Webster. "Con la huella digital isotópica, descubrimos que las partículas de hielo encontradas debajo de la estratosfera se elevaron desde abajo, y algunas crecieron allí en su lugar".
Los datos ayudan a explicar cómo se reduce el contenido de agua del aire que ingresa a la estratosfera y muestran que el ascenso gradual y el movimiento rápido hacia arriba asociado con los sistemas de nubes altas (elevación convectiva) juegan un papel en el establecimiento de la sequedad de la estratosfera.
El objetivo de la misión del avión era comprender la formación, el alcance y los procesos asociados con las nubes cirrus. La misión utilizó seis aviones de la NASA y otras agencias federales para hacer observaciones arriba, dentro y debajo de las nubes. Al combinar datos de aviones con datos en tierra y satélites, los científicos tienen una mejor imagen de la relación entre las nubes, el vapor de agua y la dinámica atmosférica que antes. También pueden interpretar mejor las mediciones satelitales realizadas rutinariamente por la NASA.
La misión fue financiada por Earth Science Enterprise de la NASA. La empresa se dedica a comprender la Tierra como un sistema integrado y a aplicar la Ciencia del sistema terrestre para mejorar la predicción del clima, el clima y los peligros naturales utilizando el punto de vista único del espacio. Para obtener más información sobre Alias, visite: http://laserweb.jpl.nasa.gov.
Para obtener información sobre la NASA, visite: http://www.nasa.gov.
JPL es administrado para la NASA por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena
Fuente original: comunicado de prensa de NASA / JPL
