ผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อน้ำเหลวที่ผ่านการระบายความร้อนด้วยอากาศเย็นและสภาพภูมิอากาศ

Anonim

น้ำ Supercooled เสียงนุ่มนวลพอที่จะได้รับการบริการที่บาร์เอสเปรสโซ แต่แทนที่จะแขวนไว้ในชั้นบรรยากาศของโลกการแช่แข็งบนเครื่องบินปีกเครื่องบินและขัดขวางการจำลองของทฤษฎีสภาพภูมิอากาศ

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสถานะอันผิดปกตินี้ Sandia National Laboratories นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศ Darielle Dexheimer และเพื่อนร่วมงานได้จัดการเดินทางเพื่อบินบอลลูนที่ผูกติดอยู่ในอลาสกาในฤดูหนาวที่กำลังมาถึงนี้ซึ่งอุณหภูมิจะลดลงถึง 40 องศาใต้ศูนย์และมืดมากพอ ๆ กับดันเจี้ยนสำหรับทุกคน แต่ไม่กี่ชั่วโมงในหนึ่งวัน

"เราจะเริ่มต้นในเดือนพฤศจิกายนและดูว่ามันจะไปอย่างไร" เธอกล่าว

น้ำเหลว Supercooled เป็นน้ำบริสุทธิ์ที่ยังคงเป็นของเหลวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งตามปกติเพราะไม่มีอะไรที่จะ nucleate รอบ

ความคิดคือการได้รับชุดข้อมูลขนาดใหญ่เกี่ยวกับเรื่องนี้ที่ไม่ได้เก็บรวบรวมไว้ที่อื่นเพื่อปรับความถูกต้องของโมเดลสภาพภูมิอากาศและลดจำนวนเที่ยวบินล่าช้าที่เกิดจากน้ำแข็งและการล่มสลาย ทีมเก็บข้อมูลจากบอลลูนผูกติดอยู่ในอลาสก้าเมื่อปีที่แล้ว แต่ไม่ได้ใช้งานในช่วงปลายเดือนตุลาคม

ทีมงานจะตีพิมพ์ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปรากฏตัวและพฤติกรรมของน้ำที่มี Supercooled ที่ซึ่งอุดมสมบูรณ์มากที่สุดและเป็นสถานที่ที่สำคัญที่สุดสำหรับผู้สร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ: จุด Oliktok ที่ปลายแหลมของอ่าวพรัดโฮซึ่งเป็นหนึ่งในจุดเหนือสุดของสหรัฐอเมริกา.

"น้ำหล่อเย็น Supercooled freezes บนผลกระทบกับเครื่องบินและเป็นอันตรายต่อการบิน" Dexheimer กล่าวว่า "ศักยภาพของเครื่องบินไอซิ่งเป็นเรื่องยากที่จะสร้างโมเดลได้เนื่องจากขอบเขตของมันมีการรายงานโดยทั่วไปใน PIREPs (รายงานนำร่อง) ซึ่งเป็นอัตนัยและแตกต่างกันไปในด้านอวกาศและเวลาและจากเครื่องบินซึ่งโดยปกติแล้วจะพยายามหลีกเลี่ยงไอซิ่งการรับข้อมูลน้ำแข็งใน situ, การใช้บอลลูนผูกติดอยู่ช่วยขจัดความเสี่ยงมากมายที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบินวิจัยที่มีการบรรจุอยู่ที่ได้ข้อมูลเหล่านี้ชุดข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้เราสามารถอธิบายลักษณะของน้ำที่เป็นของเหลว supercooled ในอาร์กติกสำหรับการสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศและการวิจัยไอซิ่งได้ "

สำหรับแบบจำลองสภาพภูมิอากาศไม่มีข้อมูลมากนักเกี่ยวกับปริมาณของเหลวและน้ำแข็งที่อยู่ในเมฆอาร์กติกเวลาและสถานที่ที่เมฆก่อให้เกิดระดับความสูงที่พวกมันลอยหรือนานแค่ไหน เมฆที่มีของเหลวมากในแถบอาร์กติกมีความสำคัญเนื่องจากสามารถทำหน้าที่เป็นผ้าห่มเพื่ออุ่นผิวได้ ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งแนวตั้งและความเข้มข้นของน้ำเย็นที่แช่เย็นในเมฆจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ในบรรยากาศเข้าใจถึงวิธีการที่เมฆเหล่านี้คงอยู่ได้เป็นเวลาหลายวันแม้จะมีทั้งสามส่วนคือของเหลวน้ำน้ำแข็งและ supercooled

บอลลูนนั้นเป็นอีกหนึ่งความท้าทาย "บอลลูนสูง 13 ฟุตนี้สามารถยกคนได้อย่างง่ายดายดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องมุ่งเน้น" เด็นไฮเมอร์กล่าว น้ำแข็งคาดว่าจะก่อตัวขึ้นบนบอลลูนและสายรัด ถึง 50 ปอนด์น้ำแข็งได้สะสมบนบอลลูนหลังจากเที่ยวบินผ่านเมฆ บอลลูนยังอาจเป็นเรื่องยากที่จะควบคุมในลมแรงสูงและทีมงานจะไม่เริ่มต้นด้วยความเร็วลมเหนือ 25 ไมล์ต่อชั่วโมง (ประมาณ 22 นอต)

ปัญหาไม่ได้เป็นทฤษฎี ในช่วงปลายเดือนกรกฏาคมอากาศที่ร้อนอบอ้าวลมแรงพัดกระเด็นออกจากบอลลูนที่เต็มไปด้วยก๊าซฮีเลียมปราศจากเชือก ทิศตะวันตกเฉียงเหนือข้ามทะเลโบฟอร์ตลอยลงไปในน้ำประมาณ 60 ไมล์ทางเหนือของฐานการวิจัยที่ Oliktok Point

สิ่งนี้ไม่ได้ส่งผลต่อความปรารถนาของ Dexheimer ในการหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาพอากาศ "ด้วยข้อมูลจากบอลลูนที่ใช้เครื่องมือและไทเลอร์เราสามารถหาแหล่งกำเนิดมาเป็นเวลานาน - อาจเป็นวัฏจักรชีวิตทั้งหมดของชั้นเมฆและหวังว่าจะใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อสร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศให้เป็นรูปแบบ" Dexheimer กล่าว "แบบจำลองปัจจุบันแสดงให้เห็นพื้นผิวขั้วโลกเหนือที่หนาวเย็นและมีเสถียรภาพมากขึ้นกว่าที่ควรจะเป็นในช่วงฤดูหนาวซึ่งส่งผลให้เมฆที่มีระยะเวลาน้อยกว่าและสั้นกว่าที่เกิดขึ้นจริงๆ"

กว้านขนาดใหญ่พ่นสายคล้องออกด้วยความเร็วคงที่ปล่อยให้บอลลูนที่เติมฮีเลียมจะค่อยๆไหลผ่านด้านล่างตรงกลางและด้านบนของก้อนเมฆก่อนที่ทีมจะค่อยๆนำมันกลับลงสู่พื้นดิน

เนื่องจากความละเอียดของข้อมูลเซ็นเซอร์ของเราเกิดขึ้นทุกเมตรพร้อมสายโยงและเราจะอ่านค่าอุณหภูมิทุกๆ 30 วินาทีเราสามารถวัดค่าอุณหภูมิที่ต่อเนื่องเกือบตลอดความยาวของสายโยงระหว่างการบิน "เธอกล่าว "เราจะมีชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่ไม่ได้ถูกเก็บรวบรวมไว้ที่อื่นซึ่งจะช่วยเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการของระบบคลาวด์และหวังว่าจะปรับปรุงความถูกต้องของการส่งออกโมเดลสภาพภูมิอากาศได้"

Sandra กล่าวว่า "ความเข้มข้นของน้ำในเมฆที่สูงพอที่จะทำให้พื้นผิวของอาร์กติกอุ่นขึ้นได้โดยการปล่อยรังสีความร้อนเนื่องจากอาร์กติกยังคงให้ความอบอุ่นอยู่เสมอ แต่ก็ไม่จำเป็นต้องทำนายว่า 30 ปีข้างหน้า ตอนนี้จะมีน้ำแข็งน้อยและมีของเหลวในเมฆมากขึ้นเมื่อเทียบกับบรรยากาศอาร์กติกในปัจจุบันข้อมูลที่ดาริกล่าวคือจะเป็นจุดอ้างอิงสำหรับวันนี้ในอนาคตและช่วยในการพยากรณ์อากาศของภูมิภาคด้วย "

นักวิทยาศาสตร์ประสานงาน Sandia Joe Hardesty กล่าวว่า "ช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัวของเมฆและเสถียรภาพคือผลกระทบของกระบวนการต่างๆในเมฆตามฤดูกาลในอาร์กติก Supercooled water liquid ที่เปลี่ยนสถานะเป็นน้ำแข็ง อุ่นขึ้นที่ด้านบนและเย็นลงที่ด้านล่างและการไหลของอากาศที่วุ่นวายเป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญในการก่อตัวและพฤติกรรมของเมฆ "

menu
menu