解密喜马拉雅季风云上方神秘的气溶胶层的任务地平线:《欧盟研究与创新》杂志


Borrmann教授是约翰内斯·古腾堡大学和德国美因兹的马克斯·普朗克化学研究所的大气物理学家。 他对南亚大部分地区作为季风的一部分形成的复杂云和气溶胶系统感兴趣。 喜马拉雅山迫使空气向上形成大量旋云。 博尔曼教授说,这就像“吸尘器”,使整个亚洲的空气污染更为严重。 2009年,卫星捡拾了一层气溶胶-微小颗粒的悬浮液-在大约14-18公里的高度聚集在云层上方。 但是没人知道它是由什么制成的。

Borrmann教授及其团队希望找到更多信息,因为被称为亚洲对流层气溶胶层(ATAL)的这一层似乎可能会对地球的气候产生重要且未经诊断的影响。 气溶胶通常反射阳光,并且也已知是云的重要种子。 因此,人们预计ATAL可能会提供一些区域降温效果-但是这些效果到底有多大还不清楚。

这个奥秘还有另一个方面。 在此高度下,在下面强烈的季风系统上方的空气高度稳定,这使气溶胶颗粒有足够的时间充当可能发生异常化学反应的表面。 这可能会产生一系列可能在大气中广泛传播的污染物。 但是没有人知道这种化学反应是什么样的。

这就是让Borrmann教授及其团队于2017年7月到达加德满都机场的原因:了解作为EXCATRO项目一部分的神秘ATAL发生了什么。 他们大约在早上6:30到达后门,那里有几名士兵,他们在手写清单上检查了姓名。 然后他们迎来了一个巨大的机库。 里面是一架特殊的研究飞机和一系列装有科学仪器的长凳,这些仪器不仅是博尔曼教授团队的仪器,而且是世界各地另外15个团队所拥有的仪器。 博尔曼教授说:“这很混乱。” “电缆和工具无处不在。”

加德满都

Borrmann教授及其团队准备并校准了约11种不同的仪器。 但是,他们最珍贵的试剂盒是两个非常灵敏的质谱仪,它们是根据质量分离并测量痕量气体的仪器。 检查和校准仪器并将其连接到飞机的外部(包括机翼下方)需要几个小时,以便空气流通。 然后,由于机库附近没有足够的空间供拖拉机使用,因此大约有20名左右的研究人员将飞机推出了飞机,俄罗斯飞行员是唯一可以上飞机的人,可以向其点火。

俄罗斯的M-55地球物理学家几乎没有能够像这样飞行的飞机。 商业航班可以在11公里左右的高度巡航,但是这架飞机可以达到20公里以上。 飞行员必须在单座飞机上穿着加压服。 在一个政治紧张的地区,安排航班非常棘手。 博尔曼教授说,达成一项协议在尼泊尔和印度领空驾驶飞机需要四年的高级外交。

一架经过重新改装的俄罗斯M-55地球物理仪,配备了科学仪器,可提供来自亚洲对流层气溶胶层的实时数据。 图片来源-S.Borrmann

一旦放到那里,仪器就必须自动工作,除了担心之外,Borrmann教授或其他任何人都无能为力。 他说那里的温度是-85ØC,因此乐器承受着巨大的压力。 穿过云层飞行也会变得非常动荡。 他说,有一百万个小事可能导致失败。

飞机上的卫星电话将SMS消息回传到地面,并显示仪器状态。 研究人员坐在机库中,并在大屏幕上观看更新。 大部分都安静。 Borrmann教授说,在某些情况下,仪器出现故障,因此他发送了一条SMS指示其关闭并重新打开。 值得庆幸的是,这是有效的。

下午晚些时候飞机降落,飞行员用俄语进行了20分钟的汇报(博尔曼教授讲了一点)。 重要的是要了解仪器获取数据的确切飞行路径,以便可以从空间角度理解气溶胶层的化学性质。 然后是争先恐后地卸载仪器并下载数据。

就在这一天,鲍尔曼教授有一刻他说他永远不会忘记。 他说:“从时间的痕迹中,我可以看到代表硝酸盐上升的蓝线。” 那时对他来说很明显,那里的ATAL主要由硝酸盐组成,后来研究小组证实这是硝酸铵。 “在几分钟之内,我是世界上唯一一个知道这个巨大谜团答案的科学家。”

“在几分钟之内,我是世界上唯一一个知道这个巨大谜团答案的科学家。”

德国约翰内斯·古腾堡大学Borrmann教授

氨污染

氨是ATAL的主要有罪当事人并不完全令人惊讶。 印度次大陆的北部被公认为是世界上氨污染的热点之一,因为在那里大量生产和使用化肥。 这些活动将氨释放到空气中,然后可以与氮氧化物和硫氧化物反应形成气溶胶。 几次研究热气球飞行已经提供了有关它在2018年出现的初步提示。

在开展测量飞行运动后不久,博尔曼教授说他得到了一些令人难忘的信息。 他说:“经过两三趟飞行,我们收到了美国宇航局同事的电子邮件。” ”他们基本上说:“我们正在看着您的飞机在雷达上飞行。 你到底在做什么?”’

NASA注意到一架俄罗斯高空飞机也许不足为奇。

无论如何,这种交流导致了Borrmann教授的工作进入下一阶段。 该计划与NASA合作,旨在确定下一步在气溶胶层中发生何种化学反应,以及这将如何影响我们的气候。 在夏季季风结束后的几周内,气溶胶层应该有时间经历化学反应并开始分散并漂移。 Borrmann教授及其团队正计划在2020年的正确时间使用美国研究飞机在日本上方进行一次飞行运动,以进行更多测量。 由于冠状病毒大流行而取消了这一计划,而韩国定于2021年进行类似的飞行。鲍尔曼教授说,我们希望看到这些粒子随着年龄的增长会发生什么。

本文中的研究由欧盟欧洲研究理事会资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。



This article – “解密喜马拉雅季风云上方神秘的气溶胶层的任务地平线:《欧盟研究与创新》杂志
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