L'aereo di ricerca P-3 della NASA inizia i voli questo mese attraverso le nuvole e il fumo sull'Oceano Atlantico meridionale per capire come minuscole particelle sospese nell'aria chiamate aerosol cambiano le proprietà delle nuvole e come influenzano la quantità di luce solare in arrivo che le nuvole riflettono o assorbono.

Le osservazioni degli aerosol sopra le nuvole e le loro interazioni, o ORACOLO, missione sul campo sta portando avanti la campagna sul campo di un mese da São Tomé e Principé, una nazione insulare al largo della costa occidentale dell'Africa. Da lì i ricercatori studieranno un'area al largo della costa dell'Angola, dove due fenomeni si incontrano. Uno è naturale:un banco di nuvole basso che si forma naturalmente sull'oceano. L'altro è almeno in parte creato dall'uomo:un pennacchio di fumo degli incendi stagionali accesi sui campi agricoli in tutta l'Africa centrale.

La breve durata degli aerosol nell'atmosfera li rende tra i componenti più variabili del sistema climatico terrestre. Un termine generico per ogni piccola particella sospesa nell'atmosfera, gli aerosol possono essere chiari o scuri, riflettente o assorbente della luce solare, e può aumentare o sopprimere la formazione di goccioline di nuvole. Possono essere naturali, come polvere del deserto, sale marino o polline. Possono anche derivare da attività umane, come le particelle di solfato che si formano dall'ossidazione dell'anidride solforosa emessa dalle centrali elettriche, o, come nel caso dell'Africa centrale, fuliggine e cenere da fuochi artificiali.

"Immagina un pennacchio di fumo, " ha affermato il ricercatore principale di ORACLES Jens Redemann dell'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California. "Se lo vedi sul contrasto di un oceano scuro, sembra più leggero, il che significa che gli aerosol che compongono il fumo avrebbero un effetto di raffreddamento nella parte superiore dell'atmosfera:riflettono più radiazioni".

In contrasto, "se guardi quelle particelle di aerosol sopra un ponte di nuvole, fanno sembrare le nuvole più scure a volte, e questo avrebbe un effetto di riscaldamento nella parte superiore dell'atmosfera, " Egli ha detto.

La grande varietà di tipi di particelle di aerosol e il fatto che rimangono nell'atmosfera solo per giorni o settimane, rispetto agli anni spesi dai gas serra, significa che sono tra i più difficili da comprendere e incorporare nei modelli climatici, disse Redemann, ecco perché i dati raccolti dalle misurazioni degli aerosol e delle nuvole degli aerei P-3 sono così importanti.

"Idealmente, creeremo un set di dati che i modellisti climatici possono utilizzare per testare la loro parametrizzazione di queste interazioni nuvola-aerosol, " disse Redemann. "Quindi tra dieci anni, qualcuno può tornare indietro e dire, 'OK, Chissà se questi ragazzi hanno raccolto dati sui meccanismi A, B, C e posso usarlo per ottenere i meccanismi corretti nel mio modello.'"

Uno di questi modelli climatici è Susanne Bauer del Goddard Institute for Space Studies della NASA a New York City, che è anche un membro del team scientifico di ORACLES.

"Per sviluppare modelli climatici, dobbiamo considerare i processi microfisici, ad esempio come si forma una goccia di nuvola e come tali goccioline e condizioni fisiche all'interno e all'esterno di una nuvola vengono modificate dalla presenza di aerosol, " ha detto. "Questi possono essere misurati solo sul campo".

Quelle interazioni microscopiche tra particelle e goccioline hanno molteplici effetti. Oltre agli effetti diretti come l'assorbimento o la riflessione della luce solare, Bauer ha detto, "possono cambiare la quantità di luce solare che una nuvola riflette nello spazio e la durata di una nuvola. Forse possono influenzare se sta piovendo o se una nuvola inizierà a piovigginare". Comprendere questi processi su piccola scala è fondamentale per acquisire conoscenze su come l'inquinamento prodotto dall'uomo sta cambiando il clima a livello globale tramite gli effetti delle nuvole.

Il velivolo di ricerca P-3 della NASA, gestito presso il Wallops Flight Facility della NASA in Virginia, è dotato di una serie di strumenti per misurare direttamente queste e altre proprietà dall'aria aspirata nell'aereo attraverso le prese sui lati e sulle ali. Ogni strumento è gestito da piccoli gruppi di scienziati che compongono il team di ricerca ORACLES.

"Il lavoro che facciamo può essere svolto solo da un grande, squadra dedicata, " disse Bernadette Scudiero Luna, ORACLES project manager presso Ames, che gestisce la logistica per i quasi cento scienziati che ad agosto passeranno a São Tomé. "Abbiamo scienziati di cinque centri della NASA, dieci università e due laboratori nazionali, così come nuove partnership internazionali”.

L'implementazione di agosto 2017 è la seconda di tre implementazioni annuali progettate per catturare ogni anno diverse parti della stagione degli incendi agricoli.