Über dem südöstlichen Atlantik trifft eine 2000 Meilen lange Rauchfahne afrikanischer Landwirtschaftsbrände auf eine nahezu permanente Wolkenbank vor der Küste. Ihr Treffen bildet ein natürliches Labor, um die Wechselwirkungen zwischen Wolkentröpfchen und den winzigen luftgetragenen Rauchpartikeln zu untersuchen. In diesem Monat kehren das P-3-Forschungsflugzeug der NASA und ein Team von Wissenschaftlern zu ihrem dritten Einsatz in dieser Region als Teil der Mission Beobachtungen von Aerosolen über Wolken und ihre Interaktionen zurück, oder ORACLES, sammeln Daten darüber, wie Aerosole wie Rauch Wolken beeinflussen wiederum das Klima der Erde.
“Das Wolkendeck im Südostatlantik ist eines der größten auf dem Globus”, sagte Atmosphärenwissenschaftlerin Paquita Zuidema von der University of Miami, Florida, und Co-Principle Investigator für den Einsatz von ORACLES. “Gleichzeitig dehnt sich die Rauchschicht bis nach Südamerika aus. Die Kombination von Rauch und Wolken erzeugt genug atmosphärische Erwärmung, um Niederschlagsmuster über Afrika in Klimamodellen zu beeinflussen, was es zwingend erforderlich macht, ein besseres Vertrauen in die Modellvorhersagen zu entwickeln.”
Ein dichter Schleier milchig-grauen Rauchs überzieht eine blaue Ozeanoberfläche, die in dieser Ansicht des Rauchwolkensystems über dem südöstlichen Atlantik, die während eines Forschungsfluges am 24. August aus dem Fenster der P-3 herausgenommen wurde, mit weißen Wolken bedeckt ist , 2017.Credits: Michael DiamantAerosole umfassen Meersalz, Staub, Pollen und alle Partikel, wie Rauch und Asche, die beim Verbrennen aus Industrie oder Waldbränden freigesetzt werden. Klein genug, um bei vorherrschenden Winden zu reisen, sind sie ein wichtiger Teil der Atmosphäre. Dunkel gefärbte Aerosole können Sonnenlicht absorbieren, was einen Erwärmungseffekt bewirkt, und helle Aerosole können das Sonnenlicht reflektieren, was einen kühlenden Effekt bewirkt. Rauch kann beides, je nachdem, ob die darin enthaltenen Partikel über dem dunklen Ozean liegen und im Vergleich dazu weißer aussehen, oder über Wolken und dunkler erscheinen.Das Verständnis, wie Wolken und Aerosole zusammenwirken, um das Gleichgewicht zwischen Klimaerwärmung und -kühlung zu bestimmen, ist das Kernstück der Mission von ORACLES, sowie die mikrophysikalischen Effekte, die Rauchpartikel auf Wolkentröpfchen haben können, wenn sie sich treffen.”Wir haben große Fragen darüber, wie Aerosolpartikel Wolken und das Klima beeinflussen, und diese Interaktionen unterscheiden sich je nachdem, wo Sie auf der Erde sind”, sagte der Atmosphärenwissenschaftler Rob Wood von der Universität von Washington in Seattle und Co-Principal Investigator für den Einsatz von ORACLES.
Erkenntnisse, die über den Südostatlantik gewonnen werden, können möglicherweise auf andere Regionen übertragen werden, in denen Rauch von Waldbränden oder Industrie mit Wolken interagiert. Durch das Verständnis der kleinskaligen Prozesse, die auftreten, wenn sie sich innerhalb von Wolken treffen, können Wissenschaftler die Beschreibung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in globalen Klimamodellen besser verfeinern, was wiederum dazu beiträgt, die langfristigen Auswirkungen von Aerosolen auf globale und regionale Prozesse zu verstehen Temperaturen.Im Oktober dieses Jahres hat das ORACLES-Team seinen Sitz in São Tomé und Principé, einer äquatornahen Insel-Nation vor der Westküste Afrikas, von der aus auch ORACLES im August 2017 ihre Untersuchung des nördlichen Teils der Rauchfahne durchführte Ausmaß der Federwolke aus Walvis Bay, Namibia, im September 2016. Die Beobachtungen jedes Jahres ergänzen die Beobachtungen der anderen Einsätze und erfassen den gesamten Verbren- nungszyklus im Spätsommer und Herbst. Afrikanische Bauern verbrennen ihre Felder nach der Ernte, um Nährstoffe in den Boden zurückzubringen, bevor der Regen eintrifft und das Feuer sich mit fortschreitender Regenzeit nach Süden bewegt. Der dickste Teil der Rauchfahne bewegt sich mit ihnen nach Süden. Wood und das Team sind gespannt darauf, was passiert im Oktober, wenn die Regenzeit den Gürtel der landwirtschaftlichen Brände weiter nach Süden geschoben hat und sie erwarten weniger Rauch im Untersuchungsgebiet
Das NASA P-3 Forschungsflugzeug, das von der Wallops Flight Facility in Virginia verwaltet wird, enthält eine Reihe von 11 Instrumenten, sowohl Fernerkundungsinstrumente als auch Instrumente, die direkt Wolken und Rauchschwaden durch Lufteinlässe an den Flügeln und Fenstern abtasten. Diese direkten Messungen sind wie das Mikroskopieren der Vorgänge in den Wolken.”Letztes Jahr im August sahen wir eine Menge physischen Kontakt zwischen dem Rauch und den Wolken”, sagte Wood. “Wolkentröpfchen bildeten sich tatsächlich auf diesen Rauchpartikeln und es gab eine große Zunahme der Anzahl von Tröpfchen im Vergleich zu dem, was ohne den Rauch wäre.”Zusätzlich zu einem besseren Verständnis des Verhaltens von Wolken-Aerosolen werden die hochaufgelösten Daten aus der Luft auch dazu verwendet, die Abfrage von Rauch- und Wolkeneigenschaften von Satelliten zu verbessern. Weltraumnahe Aerosole detektieren zwar die globale Sichtweise, aber der Kompromiss zwischen Entfernung und aktueller Technologie bedeutet eine gröbere Auflösung, die die mikrophysikalischen Wechselwirkungen innerhalb der Wolken- und Aerosolschichten verfehlen kann.Die derzeit laufende Implementierung im Oktober 2018 erzeugt bereits einen Datensatz mit einigen Überraschungen. “Wir sehen mehr Aerosol als erwartet, basierend auf Aerosol-Modellvorhersagen und früheren Satellitenbewertungen für diesen Monat”, sagte Zuidema. “Wissenschaftlich gesehen sehen wir unerwartete neue Merkmale, wie zum Beispiel sehr große Rauchpartikel, die aus ihren Rauchschichten in die darunter liegenden Wolken zu fallen scheinen. Wir sehen Wolken, die in nur zwei Tagen von sauberen zu verschmutzten Gebieten übergehen.”Das ORACLES-Team wird diese und andere Beobachtungen bis Ende des Monats dokumentieren.
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