A NASA está enviando cinco campanhas aéreas nos Estados Unidos em 2020 para investigar os processos fundamentais que afetam as vidas humanas e o meio ambiente, de tempestades de neve ao longo da Costa Leste a redemoinhos oceânicos na costa de São Francisco.

As equipes de ciência vão embarcar por terra, mar e ar como parte de campanhas plurianuais financiadas pelo programa de classe Earth Venture da NASA. Esta é a terceira série da NASA de investigações suborbitais do Earth Venture selecionadas de forma competitiva.

A NASA usa o ponto de vista do espaço para aumentar nossa compreensão do nosso planeta natal, melhorar vidas e salvaguardar o nosso futuro. Para obter uma imagem mais completa de como e por que nosso planeta está mudando, a agência também patrocina campanhas intensivas de campo visando questões científicas críticas que podem se beneficiar de um olhar mais profundo, aproveitando as capacidades da NASA em ciência aerotransportada.

As campanhas conduzirão a ciência em uma variedade de plataformas. Aeronaves de alta altitude observarão a química na estratosfera, muito além do alcance dos aviões comerciais, para estudar o impacto de tempestades intensas que violam a troposfera, onde ocorre a maior parte do tempo. Uma flotilha de planadores autônomos e flutuadores irá para o Oceano Pacífico para medir a temperatura e a salinidade na superfície da água e abaixo dela para entender melhor a troca de calor entre o oceano e a atmosfera. Os pesquisadores descerão em pântanos a pé e de barco para estudar como o aumento do nível do mar está afetando os ecossistemas do delta.

As cinco novas campanhas integradas aerotransportadas e de superfície do Earth Venture começam seu primeiro ano de trabalho de campo em 2020, em execução de janeiro a outubro.

Eventos intensos de queda de neve

Na densamente povoada Costa Leste dos EUA, as tempestades de neve de inverno são frequentes e perturbadoras. Tempestades de neve podem fechar estradas e fechar empresas e são perigosas para qualquer um que nelas seja pego. Os processos de tempestade e nuvem responsáveis ​​por tempestades de neve são frequentemente reproduzidos de forma imprecisa por modelos de previsão e são difíceis de medir do espaço, resultando em previsões ruins de queda de neve.

A investigação de microfísica e precipitação para tempestades de neve que ameaçam a costa do Atlântico, ou IMPACTS, estudo aerotransportado dessas tempestades de neve, que entra em campo em janeiro, visa obter um melhor controle sobre como a neve é ​​distribuída nas nuvens.

"As pessoas veem fotos dessas grandes faixas de nuvens e pensam que estão nevando em todos os lugares, mas eles não são, "disse o investigador principal do IMPACTS, Lynn McMurdie, da Universidade de Washington em Seattle." Dentro das nuvens estão essas regiões longas e estreitas de faixas de neve mais intensas. Estamos tentando entender por que eles se formam e como evoluem com a tempestade em desenvolvimento. Se pudermos entender os processos nas nuvens, podemos prever melhor como eles distribuem a neve para nós no solo. "

IMPACTS é a primeira grande campanha de campo para estudar tempestades de neve na Costa Leste em 30 anos. A instrumentação que voará na aeronave de alta altitude ER-2 da NASA e na aeronave de amostragem de nuvem P-3 é um avanço significativo desde então, tornando agora um momento oportuno para fechar a lacuna de conhecimento sobre tempestades de neve e ajudar os cientistas a melhorar a forma como interpretam os dados de satélite e os incorporam em modelos de previsão do tempo. O ER-2 voará do Hunter Army Airfield em Savanna, Geórgia, e o P-3 voará para fora das instalações de vôo Wallops da NASA, na Virgínia.

Aquecimento da Atmosfera do Oceano

Correntes circulares de água chamadas redemoinhos desempenham um papel importante na ecologia do clima e dos oceanos, pois facilitam a troca de calor entre o oceano e a atmosfera e o transporte vertical de nutrientes, oxigênio, e gases dissolvidos no oceano superior. Alguns redemoinhos têm centenas de quilômetros de diâmetro, enquanto outros, chamados redemoinhos sub-mesoescala, variam em tamanho de 1 a 10 quilômetros, muito pequeno para os atuais satélites de monitoramento oceânico observar em detalhes.

Em abril, pesquisadores com o Experimento Sub-Mesoscale Ocean Dynamics, ou S-MODE, se aventurará a 200 milhas da costa de São Francisco para fazer essas observações críticas. Três aeronaves científicas - King Air e Gulfstream V da NASA, além de um Twin Otter alugado - o navio de pesquisa oceânica Oceanus e uma série de plataformas autônomas serão equipados com instrumentos para medição de temperatura, salinidade, e a velocidade do oceano em várias escalas temporais e espaciais. Os voos terão origem no Moffett Federal Airfield, no Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia.

Simulações de computador indicam que esses redemoinhos têm importantes efeitos de longo prazo no oceano superior, mas suas previsões são sensíveis a detalhes relativamente pequenos em como as simulações são implementadas. A resolução e os detalhes dessas simulações ultrapassaram nossa capacidade de observá-las com sensores espaciais ou in situ.

"Esses fatores aparentemente pequenos são importantes quando simulamos o sistema climático em longas escalas de tempo, "disse o investigador principal Thomas Farrar, oceanógrafo físico da Woods Hole Oceanographic Institution. "As medições do S-MODE podem nos ajudar a entender como esses processos são representados nos modelos e como melhorar sua representação."

Deltas do rio e aumento do nível do mar

Milhões de pessoas dependem dos serviços prestados por deltas costeiros, como o Delta do Rio Mississippi. Esses serviços incluem atuar como viveiros de peixes, crustáceos e outros animais, além de proteger nossa infraestrutura contra furacões e tsunamis. Contudo, a maioria dos grandes deltas ao redor do mundo estão afundando com o aumento do nível do mar e desaparecendo, levando consigo os meios de subsistência e os serviços ecológicos que fornecem.

A missão Delta-X estudará o Delta do Rio Mississippi para entender quais partes da região podem desaparecer e quais sobreviverão. Os deltas podem ser capazes de acompanhar o aumento do nível do mar se sedimentos suficientes forem depositados e se as plantas forem saudáveis ​​o suficiente para criar raízes. Os cientistas da Delta-X usarão instrumentos de sensoriamento remoto aerotransportados a bordo das aeronaves King Air e Gulfstream da NASA, com voos originados do Aeroporto Lakefront em Nova Orleans e do Johnson Space Center da NASA, e medições de campo do fluxo de água para determinar onde os sedimentos transportados por aquela água serão depositados. Os cientistas também quantificarão quanto solo orgânico é criado a partir da decomposição das plantas.

"Esses novos dados nos ajudarão a entender e mitigar o impacto da elevação do nível do mar sobre os recursos costeiros muito importantes encontrados nos deltas, "disse o investigador principal da Delta-X, Marc Simard, do Laboratório de Propulsão a Jato em Pasadena, Califórnia.

Nuvens que mudam de aerossóis

As interações de meteorologia da nuvem de aerossol sobre o experimento do Atlântico Ocidental, ou ACTIVATE, analisará o papel crítico que as nuvens da camada limite marinha desempenham no balanço de energia da Terra e no ciclo da água. Este tipo de nuvem cobre grandes extensões dos oceanos do planeta. Como os sistemas em nuvem mudam continua sendo uma das maiores incertezas remanescentes nos modelos que analisam o aquecimento global.

A campanha, que começa em fevereiro, se concentrará no oeste do Oceano Atlântico Norte, onde os pesquisadores irão medir uma ampla gama de aerossóis, nuvens e condições meteorológicas. Os pesquisadores conduzirão voos científicos em duas aeronaves - um Falcon da NASA e o King Air - que voarão de forma coordenada enquanto equipadas com uma série de instrumentos de sensoriamento remoto e in-situ. Os voos serão originados do Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia.

"Apesar de muitas campanhas de campo anteriores, não temos medições abrangentes sob uma variedade de condições para tirar conclusões definitivas sobre os efeitos dessas interações entre aerossóis, nuvens e meteorologia no clima, "disse Armin Sorooshian, ATIVAR o pesquisador principal da Universidade do Arizona. "Com este estudo, pretendemos abordar essa questão e fornecer dados que a comunidade científica internacional possa usar nos próximos anos e décadas. "

Quando fortes tempestades atingem a estratosfera

Em junho, Dinâmica e química da estratosfera de verão, ou DCOTSS, irá investigar tempestades intensas que se formam no centro dos Estados Unidos durante os meses de verão. Quando essas tempestades crescem o suficiente, eles ultrapassam a troposfera, a camada mais baixa da atmosfera da Terra, e pode injetar vapor de água e poluentes na estratosfera acima, alterando significativamente sua composição química. Eles podem até afetar negativamente o ozônio estratosférico, que absorve a luz ultravioleta prejudicial do sol.

Os cientistas terão como alvo essas tempestades excessivas usando dados de satélites meteorológicos e radares baseados em solo e coletarão medições com a aeronave de alta altitude ER-2 da NASA, que vai voar até 70, 000 pés, significativamente mais alto do que a maioria das aeronaves de pesquisa pode ir. Os voos terão origem em Salina, Kansas.

"DCOTSS é a primeira missão científica projetada especificamente para observar o material elevado à estratosfera por intensas tempestades, "disse Ken Bowman, Investigador principal da DCOTSS da Texas A&M University. "Medindo diretamente a saída da tempestade com a aeronave ER-2, podemos aprender como essas tempestades afetam a estratosfera de hoje, e como seus impactos podem mudar conforme a atmosfera muda nas próximas décadas. "