Ilmakehän mineraalipölyn ilmastovaikutukset: EMIT-tehtävä saavuttaa virstanpylvään  

Ensimmäisen näkemyksensä Maasta, NASAn EMIT Mission saavuttaa virstanpylvään ilmakehän mineraalipölyn ilmastovaikutusten ymmärtämisessä.  

On 27 heinäkuu 2022, NASAn Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT), asennettu Internationaliin Tila Asema 22.–24. heinäkuuta 2022 saavutti virstanpylvään, kun se tarjosi ensimmäisen näkymänsä Maahan (kutsutaan "ensimmäiseksi valoksi"). Tehtävän tavoitteena on kartoittaa maapallon kuivien alueiden mineraalipölykoostumus ymmärtääkseen paremmin, kuinka pöly vaikuttaa ilmaston lämpenemiseen tai törmäykseen.  

Ilmastoa lämmittävä vaikutus kasvihuone kaasut tunnetaan hyvin, mutta ilmakehään vapautuvan mineraalipölyn ilmastovaikutusten kvantifiointi on epävarmaa, koska pölyn koostumuksen mittaukset ovat rajalliset.  

Mineraalipöly, maaperän pölyaerosolin komponentti (aerosoli on nestemäisten tai kiinteiden hiukkasten suspensio ilmakehässä, hiukkasten halkaisijat ovat välillä 10^-9 ja 10^-3 m.), sillä on tärkeä rooli ilmastojärjestelmässä. Mineraalipölyn ilmastovaikutusten eri näkökohtien arvioimiseksi on tärkeää tietää sen alkuperä, pitoisuus ja leviäminen ympäri maapalloa. Ilmastomallintaja pyrkii käyttämään erilaisia ​​kuljetusmalleja, joissa käytetään pölypäästön, sen jakautumisen sekä absorptio- ja sirontaominaisuuksien parametrointia.  

Mineraalipölyä ja malleja koskevat tiedot rajoittuvat tällä hetkellä alueelliselle tasolle, eikä niitä voida ratkaista maailmanlaajuisesti. Toistaiseksi ei ole olemassa yhtä ainoaa tietojoukkoa, joka voisi kuvata kaikkia mineraalipölykierron näkökohtia globaalissa ilmakehässä.  

Mineraalipöly, joka on globaalin aerosolikuormituksen pääkomponentti, voi vaikuttaa merkittävästi maaperän energiataseeseen suoraan absorboimalla ja sirottamalla auringon ja lämpösäteilyä sekä epäsuorasti vuorovaikutuksessa pilvien kanssa muodostamalla pilvikondensaatioytimiä (CCN) ja muuttamalla niitä. ominaisuuksia. Huolimatta kohtuullisen hyvästä tieteellisestä ymmärryksestä mineraalipölyn ilmastovaikutuksiin liittyvistä prosesseista, mineraalipölyn suorien ja välillisten ilmastovaikutusten arvioinnissa on valtava epävarmuus, erityisesti globaalissa mittakaavassa. Mineraalipölyn aiheuttama häiriö säteilytasapainossa on kuvattu pölyn säteilypakotuksella (mitattuna W/m²) on mineraalipölyaerosolin aiheuttama nettomuutos (alaspäin) säteilyvuossa. Joten mikä tahansa muutos ilmakehän mineraalipölykuormituksessa muuttaa alueen säteilytasapainoa ja voi johtaa erilaiseen lämmitykseen/jäähdytykseen, joka vaikuttaa globaaliin kiertojärjestelmään ja ilmastoon. Mineraalipölyn aiheuttama säteilyvoima riippuu useista pölyn ominaisuuksista, esimerkiksi sen optisista ominaisuuksista (taitekerroin), kemiallisesta koostumuksesta, koosta, muodosta, pysty- ja vaakajakaumasta, sen sekoittumiskyvystä muiden hiukkasten kanssa, kosteudesta jne. Ei vain pölyn kiertokulkua. mineraalipölyllä ilmakehässä, mutta sen laskeutumalla pinnalle on myös merkittäviä seurauksia, koska se voi muuttaa pinnan albedoa (pinnan heijastusvoimaa) ja vaikuttaa jäätiköiden ja napajäätikkojen sulamisnopeuteen. 

Juuri tässä yhteydessä EMIT-mineraalipölymittaukset ovat varsin merkittäviä. Se ei ainoastaan ​​kata tietämyksessämme olevaa aukkoa, vaan tarjoaa myös kipeästi kaivatun maailmanlaajuisen tietojoukon, joka auttaa mallintajia ymmärtämään ja parametroimaan pölyvaikutuksia ilmastomalleissa. 

EMIT-mittaukset paljastavat maapallon ilmakehän pölyn mineraalien koostumuksen ja dynamiikan. Sekunnissa kuvantamisspektrometri NASAn EMIT pystyy kaappaamaan satoja tuhansia näkyviä ja infrapunaspektrejä valosta, joka syntyy mineraalipölyhiukkasten sironnan/heijastuksen seurauksena, ja tuottaa spektrisiä sormenjälkiä maan alueesta. Spektrin värin (aallonpituuden) perusteella voidaan myös tunnistaa erilaisia ​​komponentteja, kuten maaperä, kivet, kasvillisuus, metsät, joet ja pilvet. Mutta tehtävän pääpaino olisi mitata ilmakehän mineraaleja, jotka tuotetaan maailman kuivilta ja puolikuivilta pölyä tuottavilta alueilta. Se auttaisi lopulta ymmärtämään paremmin mineraalipölyn vaikutusta ilmastoon ja auttaisi kehittämään parempaa ilmastomallia. 

*** 

Lähteet:  

1. JPL 2022. NASAn mineraalipölyilmaisin aloittaa tietojen keräämisen. Julkaistu 29. heinäkuuta 2022. Saatavilla verkossa osoitteessa https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-mineral-dust-detector-starts-gathering-data?utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=Latest-20220729-1  

2. JPL 2022. EMIT Maan pinnan mineraalipölyn lähteen tutkimus – Tavoitteet. Saatavilla verkossa osoitteessa https://earth.jpl.nasa.gov/emit/science/objectives/  

3. RO Green et al., "The Earth Surface Mineral Dust Source Investigation: An Earth Science Imaging Spectroscopy Mission", 2020 IEEE Aerospace Conference, 2020, s. 1-15, DOI: https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172731 

4. Aerosolit. Saatavilla verkossa osoitteessa https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/aerosol  

***