高空氣球追蹤平流層的汙染物

2020-12-06 騰訊網

原文作者：Denise Lineberry

內容來源：NASA

翻譯整理：NXstar

編輯排版：臨近空間的奧秘編輯組

在過去的四年裡，一個由美國宇航局和印度空間研究組織(ISRO)資助的國際研究小組一直在研究亞洲對流層頂部氣溶膠層(ATAL)，這是一個出現在夏季的氣溶膠顆粒增強區。亞洲對流層頂氣溶膠層氣球測量運動(BATAL)利用氣球頂測量儀器，收集數據，以更好地了解這一季節性大氣現象及其對水資源、臭氧、天氣和氣候的潛在影響。

印度海得拉巴的塔塔基礎研究所正在為零壓氣球的飛行做準備 | 圖片來源:Nasa

亞洲夏季季風降雨為全球三分之一的人口提供了必要的水資源，但《自然》雜誌(Nature)最近的研究顯示，在厄爾尼諾期間，印度日益嚴重的乾旱可能會因為南亞上空氣溶膠層的升高而加劇。

今年夏天，研究小組收集了有關微量氣體和氣溶膠及冰晶的性質的數據。美國宇航局蘭利研究中心的科學家們被派往印度，以了解亞洲的汙染是如何在活躍的夏季季風期間進入平流層的。夏季季風是一種每年都會給印度和東南亞帶來潮溼天氣和暴雨的現象。

最近在印度塞昆德拉巴德塔塔基礎研究學院的氣球設施夏季部署期間，而這個學院也是世界上為數不多的幾個可以將大型科學有效載荷發射到平流層的地方之一, BATAL團隊進行了10次氣球飛行，科學有效載荷可以測量從地面到平流層的溫度、壓力、臭氧、氮氧化物、水蒸氣和氣溶膠。為了避免航空交通，研究小組每天凌晨1點開始研究，並通宵收集數據。

ATAL 是2011年由蘭利國家航空航天研究所的科學家、研究員Jean Paul Vernier發起的。美國-法國聯合雲氣溶膠雷射雷達和紅外探路者衛星觀測(CALIPSO)衛星的數據探測到，在亞洲夏季季風期間，對流層上層經常出現氣溶膠。之前來自SAGE II傳感器的數據提供了潛在的線索。在20世紀90年代末，西藏拉薩的陸基雷射雷達探測到一個潛在的氣溶膠層，距離地面10到12英裡，在西藏高原上空的多次氣球有效載荷測量證實了這一點。

ATAL 從中國西部一直延伸到地中海東部，每年夏天季風期間都會出現，Vernier說。

大氣環流不僅在季風降水中發揮著潛在的作用，而且為氣溶膠和黑碳、硫酸鹽等汙染物進入熱帶對流層提供了途徑，為氣溶膠和汙染物進入全球平流層提供了通道。這可能會對粒子在大氣中的分布產生影響，因為粒子在平流層中的大氣壽命要比對流層中的長得多。

測量ATAL

為了了解ATAL的性質和起源，來自NASA和法國國家科學研究中心(CNRS)的一個BATAL團隊前往印度，與NARL的國際合作夥伴一起工作。為了在高空收集數據，他們從印度和沙烏地阿拉伯發射了儀器氣球有效載荷，測量氣溶膠濃度和大小、臭氧濃度、水蒸氣和氣象數據。

印度國家大氣實驗室(NARL)的M. VenkatRatnam說，在這次運動中收集的大量數據以及其他支持數據將有助於量化汙染物的垂直和水平分布。

今年夏天，來自CNRS的團隊成功地在日出時操作了一個可見分光計來分析大氣中的氣體和氣溶膠。BATAL期間使用的儀器在1990年代從探測大氣成分變化網絡(NDACC)使用的地基版本改為氣球應用。

早期結果顯示，在大氣環流期，在平流層和對流層邊界附近，與冰雲和低水蒸汽有關的氣溶膠增加。早期的結果也表明氣溶膠-雲的相互作用。理解海溫對捲雲的影響是很重要的，因為它們會影響地表降水和大氣的輻射平衡。

2018年夏天，研究小組增加了一個新的原位儀器來研究冰晶的性質。通過對阿塔爾冰晶的成像，研究小組可以研究它們是如何形成的。

Vernier說:「現場測量確實幫助我們理解和解釋衛星觀測結果，並為我們提供了進一步的信息，比如這一層氣溶膠的大小和可能的組成。」

總的來說，BATAL收集了一個獨特的數據集，在驗證CALIPSO和平流層氣溶膠與氣體實驗(SAGE III/ISS)的衛星數據的同時，提高了研究人員對ATAL的理解。

原文作者：Denise Lineberry

原文網址：

https://www.nasa.gov/feature/langley/using-balloons-to-track-pollution-into-the-stratosphere

—END—

相關焦點

  • 飛機追蹤站點可以追蹤 Google 氣球了 | 愛範兒
    利用高空聚乙烯氦氣球作為基站，將網際網路帶到全世界的偏遠地區。自從 Google 去年宣布了 Project Loon，這個不可思議的項目一直在如火如荼地展開。可惜我們很難目睹這些神奇氣球的存在。除了專門的 Google+ 頁面，或許我們可以利用藉助 Flightradar24 的服務了解更多信息。
  • 到平流層「打卡」——長沙平漂式探空氣球放飛試驗現場見聞
    取出探空氣球、計算配重、監測探測儀器……兩人正準備把探空氣球「送」去平流層「打卡」。 探空氣球是採集氣象信息的重要載體。日前，長沙市氣象局成功試驗平漂式探空氣球，在我省率先實現平流層(距離地面1萬米至5萬米)連續觀測。 平漂式探空氣球和常規探空氣球相比，二者在「容貌上」並無差別，但前者「珠胎暗結」，有內、外兩球，後者為單層結構。
  • SCOPEx:平流層控制擾動實驗
    在其他的實驗中，硫酸鹽氣溶膠（化學硫酸）是平流層氣溶膠地球工程研究最多的材料之一，因為它已經自然存在於平流層中。這意味著，儘管仍然存在許多不確定性，但研究人員對潛在影響有一定程度的理解。然而，這也意味著我們知道，硫酸鹽氣溶膠儘管具有潛在的好處，卻具有兩個主要的一階平流層影響：對臭氧層破壞和升高平流層溫度。
  • 漸入佳境，又一家高空太陽能無人機成功完成平流層測試飛行
    HAPSMobile在其高空持久無人機的飛行測試中達到了新的高度，並展示了其充當通信平臺的能力。HAPSMobile是飛機開發公司AeroVironment與日本軟銀之間的合資企業，後者正在開發無人駕駛的太陽能高空平臺站（HAPS）。
  • 3萬米高空約妹子看日出!World View帶你乘氣球飛入平流層
    一家名為World View的公司則決心設計高空氣球帶著遊客飛往高空......World View Enterprises成立於2012年，本周該公司正在慶祝其位於亞利桑那州圖森市的新總部正式成立。公司新總部面積超過12500平方米，該公司稱，新總部是世界上第一座專為研究平流層飛行而設計的建築。World View計劃在此製造和測試他們的載人氦氣球。
  • 全人工智慧控制氣球實現自主導航能在平流層一連數周待在原地
    原標題：全人工智慧控制氣球實現自主導航能在平流層一連數周待在原地根據英國《自然》雜誌3日發表的一項計算機科學最新突破，加拿大科學家團隊報告：完全由人工智慧控制的氣球，成功實現自主導航，在平流層一連數周待在原地。這一成果標誌著深度強化學習向現實應用邁出了重要且非常難得的一步，同時提高了人類全自動環境監測的可能性。
  • 3萬米高空看日出,熱氣球帶你飛上平流層
    3萬米高空看日出，熱氣球帶你飛上平流層 iwangshang ／ 貢曉麗 ／ 2020-07-12 摘要：去不了太空，在平流層俯瞰地球也不錯。
  • 太空總署：像足球場大小的平流層氣球將搭載最先進的望遠鏡
    也不要忘記點讚哦~親…』此圖顯示了一個高空氣球升入高層大氣。完全充氣後，這些氣球的寬度為400英尺（150米），大約相當於足球場的大小，可以到達130,000英尺（24.6英裡或40公裡）的高度。ASTHROS將由足球場大小的氣球攜帶，將使用尖端的望遠鏡觀察地面看不見的光波長。一項雄心勃勃的新任務的工作已經開始，將通過氣球將高8.4英尺（2.5米）的尖端望遠鏡高空帶入平流層。
  • 探空氣球:為高空氣象「搭脈」的醫者
    作為綜合氣象觀測系統的重要組成部分，探空氣球是人類研究平流層的重要工具，在氣象學發展、天氣預報、氣候監測工作中起到了重要作用。進入衛星測量時代，探空氣球依然必不可少。探空氣球是實地觀測，代表了最真實的大氣狀況。
  • 08.03 上海丨飛向平流層的攝影:解析如何用氣象氣球拍攝平流層
    2016年6月26日在百人網友長待一年多的期盼中，重籌的氣球在內蒙上空緩緩飛起，飛向平流層，代我們到平流層看一眼這個世界。2015年9月的一個晚上，創客小夥伴的一條《用氦氣球釋放並回收一個飛上「太空」的攝像機》的新聞，引爆整個上海創客圈，當晚，小夥伴們便開始眾籌，勵志要飛向平流層！
  • 科學家為地球降溫大膽設想:在平流層抹「防曬霜」
    英國科學家提出，可利用高空氣球將這一化學物質帶入到平流層，然後進行釋放，一旦二氧化鈦均勻分布在地球平流層之後，能夠有效反射太陽光，從而為地球降溫。英國諮詢公司戴維森科技（Davidson Technology）的總裁、化學工程學家彼得·戴維森（Peter Davidson）是這個項目的負責人，他介紹稱，只需要往地球平流層運送300萬噸的二氧化鈦，就能夠在地球平流層形成一層厚度為1毫米的保護層，而它能夠起到的作用卻是巨大的-足夠抵消兩倍當前大氣中二氧化碳含量所導致的溫室效應。
  • 平流層:對流層,我的汙染,從來與你有關丨大氣悟理
    導讀：對流層（大氣的最低層，平均厚度在8-16km左右）和平流層（對流層之上，距地表約10～50公裡處的大氣層）是與人類生活最息息相關的大氣層。我們已經知道對流層內嚴重的空氣汙染可能影響氣候變化。那麼，你知道對流層與平流層之間也會「交流」嗎？通過大氣交換，對流層汙染將被帶到平流層，從而影響全球。平對流層的交換又是如何被發現的呢?
  • 平流層：對流層，我的汙染，從來與你有關丨大氣悟理
    導讀：對流層（大氣的最低層，平均厚度在8-16km左右）和平流層（對流層之上，距地表約10～50公裡處的大氣層）是與人類生活最息息相關的大氣層。我們已經知道對流層內嚴重的空氣汙染可能影響氣候變化。那麼，你知道對流層與平流層之間也會「交流」嗎？通過大氣交換，對流層汙染將被帶到平流層，從而影響全球。平對流層的交換又是如何被發現的呢?
  • 40千米高空，科學家要放個氣球當天文臺
    40千米高空，科學家要放個氣球當天文臺天聞頻道近日，美國國家航空航天局(NASA)公布了一個新的項目，計劃利用氣球將一個2.5米高的望遠鏡送入平流層，構建一個空中天文臺。空間探測主要運載工具包括高空氣球、飛機和火箭等，其中氣球是一種古老的飛行器，已經有200多年的歷史。宇宙射線的發現就是1912年奧地利物理學家維克託·赫斯乘坐氣球進行實驗的結果。第二次世界大戰以後，質量輕、強度高、性能先進的材料讓探空氣球實現了大型化，並可以進入高空平流層，極大地促進了大氣科學、空間天文和宇宙射線等觀測研究。
  • 40千米高空,科學家要放個氣球當天文臺
    近日，美國國家航空航天局（NASA）公布了一個新的項目，計劃利用氣球將一個2.5米高的望遠鏡送入平流層，構建一個空中天文臺。任務小組最近完成了該天文臺有效載荷的設計，包括望遠鏡、科學儀器以及冷卻和電子系統等。項目工程師將開始對這些子系統進行集成和測試，以驗證它們的性能是否符合預期。
  • 從平流層跳下:跳傘狂人挑戰3.65萬米
    澳大利亞極限運動員費利克斯·鮑姆加特納預計將於今年8月挑戰人類高空跳傘的極限，從3.65萬米高的平流層跳下。目前人類高空跳傘的高度記錄是3.1萬米，由美國前空軍飛行員喬·基廷格於1960年創造，50多年來仍未有人能成功打破，還曾有挑戰者為此不幸喪生。
  • 美國宇航局：將用氣球把一個2.5米的望遠鏡送入地球平流層
    美國宇航局一項雄心勃勃的新任務已經開始，該任務將用氣球將一個8.4英尺(2.5米)高的尖端望遠鏡送入平流層。暫定於2023年12月從南極洲發射的ASTHROS（亞毫米波長高光譜解析度觀測的天體物理平流層望遠鏡簡稱）將花費大約三周時間在結冰的南部大陸上空的氣流中漂流，並在此過程中實現幾個第一。由美國宇航局（NASA）噴氣推進實驗室管理的ASTHROS觀測遠紅外光。
  • 空客波音以及軟銀子正在開發飛行高度在18000米以上的平流層無人機
    空中巴士、波音和日本科技巨頭軟銀集團旗下子公司均正在開發平流層無人機，這種無人機可以在高空自動飛行數月時間，拍攝地面照片或提供網際網路服務。 距地18000米以上的平流層是一個專屬的空域，長期以來在此漫遊都是高空偵察機，完全不受天氣和其他商業客機的影響。 如今，這裡成了航空和科技巨頭之間競爭的前沿陣地。這些科技巨頭認為，與傳統衛星相比，高空飛行太陽能無人機的運營成本更低、更便於操作，投放部署的速度也更快。
  • 平流層無人機研發競賽的背後:科技巨頭在2萬米高空有何野心?
    2018年11月，空客在美國亞利桑那州舉行了第一次平流層無人機的試飛（圖據《華爾街日報》）據《華爾街日報》報導，在地球上空2萬米高度的平流層，正在出現一股鮮為人知的無人機研發競賽熱潮。由於不受氣候條件的影響、民航客機很少飛到這個高度，歐洲空客公司、美國波音公司、日本軟銀集團等大公司為了搶佔這片巨大的商業藍海，紛紛推出了平流層無人機計劃。
  • 平流層「主宰」即將出世,被稱為「大氣衛星」的高空無人機被各大國...
    平流層，一個離地表10-50公裡的空中區域，人類在過去幾乎很少涉足，相對來說一般正常客機的活動高度在1.3萬米以下，而軍事用間諜衛星的高度則在100千米以上。只有一些測試中的飛行器為了挑戰自身的極限會來到這個層面一會，部分軍用飛行器會在平流層的下部活動，除此之外，沒有人來到這裡。