اثرات آب و هوای گرد و غبار معدنی جو: ماموریت EMIT به نقطه عطفی دست یافت  

با اولین دیدش از زمین، ناسا ماموریت EMIT به نقطه عطفی در جهت درک بهتر اثرات آب و هوایی گرد و غبار معدنی در جو دست می یابد.  

در 27 ژوئیه 2022، ناسا بررسی منبع گرد و غبار معدنی سطح زمین (EMIT)، نصب شده در بین المللی فضا ایستگاه در 22-24 ژوئیه 2022، زمانی که اولین نمای خود را از زمین (به نام "نور اول") ارائه کرد، به نقطه عطفی دست یافت. هدف این ماموریت ترسیم ترکیب گرد و غبار معدنی مناطق خشک زمین برای درک بهتر چگونگی تأثیر گرد و غبار بر گرما یا برودت آب و هوا است.  

اثر گرم شدن آب و هوا از گلخانه گازها به خوبی درک شده است، اما به دلیل اندازه‌گیری‌های محدود ترکیب غبار، عدم قطعیت در تعیین کمیت اثرات آب و هوایی گرد و غبار معدنی منتشر شده در جو وجود دارد.  

گرد و غبار معدنی، جزئی از آئروسل گرد و غبار خاک (آئروسل معلق ذرات مایع یا جامد در اتمسفر با قطر ذرات در محدوده 10 است.^-9 به 10^-3 m.)، نقش مهمی در سیستم آب و هوا ایفا می کند. به منظور برآورد جنبه های مختلف اثرات اقلیمی گرد و غبار معدنی، دانستن منشاء، غلظت و پراکنش آن در سرتاسر جهان مهم است. مدل سازان آب و هوا سعی می کنند از مدل های حمل و نقل مختلفی استفاده کنند که در آن از پارامترسازی انتشار گرد و غبار، توزیع و جذب و ویژگی های پراکندگی آن استفاده می شود.  

داده‌های مربوط به غبار معدنی و مدل‌ها در حال حاضر به سطح منطقه‌ای محدود شده‌اند و در مقیاس جهانی قابل حل نیستند. تا به امروز هیچ مجموعه داده ای وجود ندارد که بتواند تمام جنبه های چرخه گرد و غبار معدنی را در جو جهانی توصیف کند.  

گرد و غبار معدنی که جزء اصلی بار آئروسل جهانی است می تواند به طور مستقیم با جذب و پراکندگی تابش خورشیدی و حرارتی و به طور غیرمستقیم با برهمکنش با ابرها از طریق تشکیل هسته های تراکم ابرها (CCN) و تغییر آنها بر تعادل انرژی سیستم زمین تأثیر بگذارد. خواص علیرغم داشتن درک علمی نسبتاً خوب از فرآیندهای مرتبط با اثرات گرد و غبار معدنی بر سیستم اقلیمی، عدم قطعیت زیادی در برآورد اثرات مستقیم و غیرمستقیم اقلیمی گرد و غبار معدنی، به‌ویژه در مقیاس جهانی وجود دارد. اختلال در تعادل تشعشع ناشی از گرد و غبار معدنی بر حسب نیروی تابشی گرد و غبار (اندازه‌گیری شده بر حسب W/m) توصیف می‌شود.²) یک تغییر خالص (پایین به بالا) در شار تابش ناشی از آئروسل غبار معدنی است. بنابراین، هر گونه تغییر در بار گرد و غبار معدنی در اتمسفر، تعادل تشعشعی یک منطقه را تغییر می‌دهد و ممکن است منجر به گرمایش/سرمایش متفاوتی شود که بر سیستم گردش جهانی و آب و هوا تأثیر می‌گذارد. نیروی تابشی ناشی از گرد و غبار معدنی به چندین ویژگی گرد و غبار بستگی دارد، به عنوان مثال خواص نوری آن (ضریب شکست)، ترکیب شیمیایی، اندازه، شکل، توزیع عمودی و افقی، توانایی اختلاط آن با سایر ذرات، رطوبت و غیره. نه تنها گردش گرد و غبار معدنی موجود در اتمسفر اما رسوب آن بر روی سطح نیز عواقب قابل توجهی دارد زیرا ممکن است آلبیدوی سطح (قدرت بازتابی سطح) را تغییر دهد و بر سرعت ذوب یخچال‌ها و کلاهک‌های یخی قطبی تأثیر بگذارد. 

در این زمینه است که اندازه گیری گرد و غبار معدنی EMIT بسیار قابل توجه است. این نه تنها شکاف در دانش ما را پر می کند، بلکه مجموعه داده های جهانی بسیار مورد نیاز را نیز فراهم می کند که به مدل سازان کمک می کند تا اثرات گرد و غبار را در مدل های آب و هوایی درک کرده و پارامترسازی کنند. 

اندازه‌گیری‌های EMIT ترکیبات و پویایی مواد معدنی موجود در گرد و غبار اطراف جو جهانی را نشان می‌دهد. تنها در یک ثانیه، طیف سنج تصویربرداری از ناسا EMIT قادر است صدها هزار طیف مرئی و مادون قرمز نور تولید شده از پراکندگی/انعکاس ذرات گرد و غبار معدنی را به تصویر بکشد و اثر انگشت طیفی از ناحیه زمین ایجاد کند. بر اساس رنگ (طول موج) طیف، اجزای مختلفی مانند خاک، سنگ، پوشش گیاهی، جنگل، رودخانه و ابر نیز قابل شناسایی است. اما تمرکز اصلی این ماموریت اندازه گیری مواد معدنی موجود در جو تولید شده از مناطق خشک و نیمه خشک تولید کننده غبار در جهان خواهد بود. در نهایت به درک بهتر تأثیر گرد و غبار معدنی بر اقلیم کمک می کند و به ایجاد یک مدل آب و هوایی بهتر کمک می کند. 

*** 

منابع:  

1. JPL 2022. آشکارساز گرد و غبار معدنی ناسا شروع به جمع آوری داده می کند. ارسال شده در 29 ژوئیه 2022. در دسترس آنلاین در https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-mineral-dust-detector-starts-gathering-data?utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=Latest-20220729-1  

2. JPL 2022. بررسی منبع گرد و غبار معدنی سطح زمین EMIT - اهداف. در دسترس آنلاین در https://earth.jpl.nasa.gov/emit/science/objectives/  

3. RO Green و همکاران، "بررسی منبع گرد و غبار معدنی سطح زمین: ماموریت طیف‌سنجی تصویربرداری علوم زمین،" کنفرانس هوافضای IEEE 2020، 2020، صفحات 1-15، DOI: https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172731 

4. آئروسل ها در دسترس آنلاین در https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/aerosol  

***