昨天，來自愛達荷州和懷俄明州大型野火的煙霧在美國各地蔓延，兩架 NASA 飛機升空以調查煙羽的部分割槽域。
這兩架飛機分別是 DC-8（一架改裝的客機）和 ER-2（一架專用高空飛機，可在 45,000 英尺到 70,000 英尺之間飛行），是 NASA 為期數週的行動的一部分，旨在更好地瞭解汙染如何影響氣候。
這些飛機目前駐紮在休斯頓。週一，蒙大拿大學的大氣化學家羅伯特·約克爾森乘坐 DC-8 飛機，對煙霧進行了取樣。約克爾森正在努力瞭解更多關於野火煙霧如何影響氣候的資訊。
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“我們一直在努力做的是沿著煙霧飛回愛達荷州和懷俄明州，並嘗試瞭解煙霧在多天尺度上的變化，”他說。
這只是 NASA 一項名為“排放、大氣成分、雲和氣候耦合區域調查研究”（縮寫為 SEAC4RS）任務中正在進行的科學研究的一部分。
該任務包括兩架 NASA 飛機、一架私有的里爾噴氣機和數百名人員。
一種鮮為人知的相互作用
正如約克爾森解釋的那樣，科學家們仍在努力瞭解雲和煙霧如何相互作用。來自野火煙霧的黑碳產生變暖效應還是冷卻效應，可能取決於它是在雲層下方、與雲層處於同一水平還是在雲層上方。
藉助多架飛機，研究人員能夠同時在含有煙霧的雲層下方和上方飛行。他們可以測量煙霧穿過雲層時的變化。
“將雲層想象成一個有入口和出口的盒子，入口和出口之間的差異是我們不太瞭解的，”約克爾森說。
這些飛行還允許 NASA 將他們在煙霧中飛行時測量的結果與地球觀測衛星從遠處測量的結果進行比較。
“這是一個強大的驗證機會，”約克爾森說。“如果我們能夠證明當衛星看到 X 時，實際發生的情況是 X 加上一些小的百分比，那麼我們可以將此應用於我們每天對整個地球火災的全球覆蓋。”
在美國東南部，哈佛大學研究員、大氣化學家丹尼爾·雅各布希望利用這些飛行來更好地瞭解氣溶膠如何影響該地區的氣候。
正如氣候界的許多人所知，美國東南部並未經歷該國其他大部分地區所經歷的變暖。研究人員一直在努力瞭解這種“變暖空洞”背後的原因。
一種解釋是，顆粒物汙染反射了輻射，並使該地區免受溫室氣體的影響。但排放物汙染並非南部氣溶膠的唯一來源。
探測南部森林的排放
樹木在那裡很豐富，是許多有機氣溶膠的天然來源。研究人員不確定汙染在多大程度上影響這些有機氣溶膠。他們正在努力瞭解，隨著整體空氣變得更加清潔，天然氣溶膠可能會發生什麼變化。
“汙染在多大程度上導致了這些[有機]氣溶膠的存在？在我看來，這似乎是一個非常重要的問題，”雅各布說。
明天，NASA 飛機將飛越密西西比州、阿拉巴馬州和佐治亞州西部。雖然這些地區大多是松樹林，排放貢獻不大，但雅各布懷疑該地區森林下層的楓香樹可能是重要的有機氣溶膠貢獻者。
“楓香樹像黑幫一樣排放碳氫化合物，”雅各布說。
當飛機返回休斯頓時，將收集奧扎克山脈的資料，那裡的森林型別非常不同，主要是橡樹，但也排放大量有機氣溶膠，雅各布說。
科學家們希望收集資料的另一個領域是氣溶膠如何透過風暴或對流輸送到大氣中。
對流可以將氣體和氣溶膠粒子抬升到大氣高層，利用飛機測量這些粒子將有助於科學家更好地瞭解它們上升的高度及其在大氣中的垂直結構，NASA 艾姆斯研究中心的科學家埃裡克·詹森說。
努力填補氣候模型中的空白
目前，全球氣候模型並不能很好地表示這一過程，因此這應該有助於在未來改進這一點。
為了測量取決於天氣的對流過程，科學家們必須靈活地決定飛行地點。飛機每隔一天飛行一次，當飛機在空中飛行時，一個團隊會檢視天氣預報，以確定他們接下來應該飛往哪裡。
但即使飛機在空中飛行，計劃也可能會改變。來自飛機的資料會即時傳送到地面，如果科學家認為飛機需要轉移方向或升高或降低高度，他們可以通知飛行員。
“我們非常成功地即時更改飛行計劃，以最佳化我們正在做的事情，”詹森說。“這有點像一種新的做事方式。”
這些飛行還將有助於測試和開發用於衛星的新儀器。這些儀器稱為偏振計，利用反射光的測量來判斷粒子是球形的還是有稜角的，從而提供有關粒子型別的線索。
理想情況下，配備雷射雷達和偏振計的衛星可以讓 NASA 比當前技術獲得更多關於氣溶膠的資訊。
NASA 專案科學家哈爾·馬林表示，休斯頓是飛行的良好基地，因為該地區一年中的這個時候有很多大氣活動。
飛機將一直飛行到專案飛行小時預算用完為止，馬林預計這將在 9 月中旬或月底左右。至於他們將飛往哪裡，部分取決於天氣和排放。
“[這]高度依賴於天氣預報和我們稱為化學預報的東西。我們有預測模型，可以最好地猜測未來幾天空氣中會存在什麼化學物質，”馬林說。
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