NASA的飛行任務(wù)。圖片來源：NASA官網(wǎng)

提起美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA），人們首先想到的是仰望星空、探索宇宙。其實(shí)，它有時(shí)也會(huì)立足空天、俯瞰地球。

日前，NASA披露，其“地球風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)項(xiàng)目”將在2020年資助五大飛行任務(wù)，利用先進(jìn)的航空技術(shù)，探索從美國(guó)東海岸的暴風(fēng)雪到西海岸的海洋漩渦等影響人類生命和環(huán)境的地球變化奧秘。

云層采樣輔助暴雪預(yù)測(cè)

人口稠密的美國(guó)東海岸冬季暴風(fēng)雪頻發(fā)，經(jīng)常導(dǎo)致道路關(guān)閉和企業(yè)停工，并嚴(yán)重威脅人類安全。然而，暴風(fēng)雪的云層形成過程難以從太空精確測(cè)量，致使對(duì)降雪的預(yù)報(bào)精度很差。

為此，NASA將從明年1月開始“威脅大西洋海岸暴風(fēng)雪的微物理和降水研究”項(xiàng)目，使用“ER-2”高空飛機(jī)和“P-3”云層取樣飛機(jī)進(jìn)入相關(guān)區(qū)域飛行，精確研究雪在云層中的分布，彌補(bǔ)衛(wèi)星數(shù)據(jù)不足，改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)模型。

項(xiàng)目首席研究員、華盛頓大學(xué)副教授林恩·麥克默迪表示，當(dāng)人們看到大片云層照片時(shí)，會(huì)認(rèn)為那里到處都在下雪，但事實(shí)并非如此。云層內(nèi)部存在狹長(zhǎng)的強(qiáng)烈降雪帶。我們?cè)噲D了解它們?yōu)槭裁葱纬桑捌淙绾坞S著風(fēng)暴的發(fā)展而演變，以更好地預(yù)測(cè)地面上的降雪分布。

空中測(cè)量解碼海洋漩渦

在氣候和海洋生態(tài)中，被稱為旋渦的環(huán)狀水流促進(jìn)了海洋和大氣之間的熱量交換及上層海洋中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧氣等溶解氣體的垂直輸送。大尺度渦旋直徑達(dá)數(shù)百公里，而亞中尺度渦旋大小則從1公里到10公里不等，目前的海洋監(jiān)測(cè)衛(wèi)星無法對(duì)其詳細(xì)觀測(cè)。

NASA將在明年4月開始“亞中尺度海洋動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)”，派出“空中之王”“灣流五號(hào)”等飛機(jī)和“海洋號(hào)”研究船，搭載一系列的自主平臺(tái)和研究人員，到舊金山海岸200英里外測(cè)量不同時(shí)間和空間尺度上的海洋溫度、鹽度和水流速度等。

據(jù)報(bào)道，這些漩渦對(duì)上層海洋具有重要的長(zhǎng)期影響，但它們的預(yù)測(cè)對(duì)模擬過程中的小細(xì)節(jié)非常敏感。伍茲霍爾海洋學(xué)研究所的海洋物理學(xué)家托馬斯·法拉爾表示，該項(xiàng)目可以幫助我們進(jìn)一步改進(jìn)預(yù)測(cè)模型。

遙感評(píng)估海面上升威脅

在美國(guó)，有成百上千萬人依賴沿海三角洲生活。那里充當(dāng)著魚類、甲殼類動(dòng)物和其他動(dòng)物的“托兒所”，并保護(hù)內(nèi)陸基礎(chǔ)設(shè)施免受颶風(fēng)和海嘯的襲擊。然而，世界上大多數(shù)三角洲都可能在海平面上升中消失。

NASA將開展“三角洲-X”任務(wù)，詳細(xì)研究密西西比河三角洲，了解其哪些區(qū)域可能消失，哪些地區(qū)能夠幸存。事實(shí)上，如果有足夠的沉積物，如果植物可以健康生根，三角洲的增高有可能跟得上海平面上升的速度。NASA的科學(xué)家們將使用“空中之王”“灣流”等飛機(jī)，搭載先進(jìn)遙感儀器，對(duì)水流進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，以確定泥沙將在哪里沉積。同時(shí)，科學(xué)家們還將對(duì)植物分解產(chǎn)生的有機(jī)土壤的數(shù)量進(jìn)行量化研究。

NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的“三角洲-X”首席研究員馬克·西瑪?shù)抡f：“這些新數(shù)據(jù)將有助于我們了解并減緩海平面上升對(duì)三角洲上重要海岸資源的影響?！?/p>

實(shí)地研究海洋邊界層云

海洋邊界層云覆蓋了地球海洋的大片區(qū)域，在研究地球能量平衡和水循環(huán)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如在全球變暖模型中，云的變化仍然是最大的不確定因素之一。

NASA將在明年2月開始“西大西洋上空氣溶膠—云—?dú)庀髮W(xué)相互作用實(shí)驗(yàn)”研究，派出兩架飛機(jī)攜帶大量遙感和測(cè)量?jī)x器，相互配合執(zhí)行飛行任務(wù)，其中一架代號(hào)“獵鷹”，另一架是“空中之王”，飛行區(qū)域主要集中在北大西洋西部。

“盡管之前實(shí)施了許多實(shí)地調(diào)查，但我們還沒有在各種條件下進(jìn)行全面測(cè)量，得出關(guān)于氣溶膠、云和氣象學(xué)之間相互作用對(duì)氣候影響的明確結(jié)論?！表?xiàng)目主要研究者、亞利桑那大學(xué)阿明·索羅希安說，通過這項(xiàng)研究，我們打算解決這一問題，并為國(guó)際科學(xué)界提供今后數(shù)年和數(shù)十年可以使用的數(shù)據(jù)。

高空探查大氣風(fēng)暴影響

夏季，美國(guó)中部經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)烈風(fēng)暴。當(dāng)風(fēng)暴變得足夠高時(shí)，它們會(huì)超過對(duì)流層，并將水蒸氣和污染物注入平流層，從而顯著改變其化學(xué)成分，甚至可能會(huì)對(duì)平流層臭氧產(chǎn)生負(fù)面影響。

2020年的夏季，NASA將開展“夏季平流層的動(dòng)力學(xué)和化學(xué)”項(xiàng)目，利用氣象衛(wèi)星和地面雷達(dá)測(cè)量過強(qiáng)風(fēng)暴（overshooting storms），并利用“ER-2”高空飛機(jī)收集測(cè)量數(shù)據(jù)。據(jù)悉，該飛機(jī)足以飛到7萬英尺（超過2萬米），遠(yuǎn)高于大多數(shù)飛機(jī)的飛行高度。

“該項(xiàng)目是第一個(gè)專門觀測(cè)被強(qiáng)風(fēng)暴提升到平流層的物質(zhì)的科學(xué)任務(wù)?！眮碜缘驴怂_斯農(nóng)工大學(xué)的首席研究員肯·鮑曼說，通過使用“ER-2”飛機(jī)直接測(cè)量風(fēng)暴流出量，我們可以研究這些風(fēng)暴如何影響今天的平流層，以及這種影響如何隨著未來幾十年的大氣變化而變化。（胡定坤）

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