Sopra l'Oceano Atlantico sud-orientale, un 2, Il pennacchio di fumo degli incendi agricoli africani lungo più di 1.000 chilometri incontra un banco di nuvole quasi permanente al largo. Il loro incontro costituisce un laboratorio naturale per studiare le interazioni tra le goccioline delle nuvole e le minuscole particelle di fumo nell'aria. Questo mese, Il velivolo di ricerca P-3 della NASA e un team di scienziati tornano al loro terzo dispiegamento in questa regione come parte della missione Observations of Aerosols Above Clouds e della loro missione Interactions, o ORACOLO, raccogliere dati su come gli aerosol come il fumo influenzano le nuvole e, di conseguenza, il clima terrestre.

"Il ponte di nuvole nell'Atlantico sudorientale è uno dei più grandi del globo, " ha detto la scienziata dell'atmosfera Paquita Zuidema dell'Università di Miami, Florida, e co-investigatore principale per la distribuzione di ORACLES. "Allo stesso tempo, lo strato di fumo si estende fino al Sud America. La combinazione di fumo e nuvole genera un riscaldamento atmosferico sufficiente per influenzare i modelli di precipitazioni sull'Africa nei modelli climatici, rendendo imperativo sviluppare una maggiore fiducia nelle previsioni del modello".

Gli aerosol includono sale marino, polvere, polline e qualsiasi particella, come fumo e cenere, rilasciati durante la combustione da incendi industriali o boschivi. Abbastanza piccolo da viaggiare con i venti prevalenti, sono una parte importante dell'atmosfera. Gli aerosol di colore scuro possono assorbire la luce solare, provocando un effetto riscaldante, e quelli chiari possono riflettere la luce del sole, provocando un effetto di raffreddamento. Il fumo può fare entrambe le cose, a seconda che le particelle al suo interno si trovino sopra l'oceano oscuro e sembrino più bianche in confronto, o sopra le nuvole e sembri più scuro.

Comprendere come le nuvole e gli aerosol cooperano per determinare l'equilibrio tra il riscaldamento e il raffreddamento del clima è al centro della missione ORACLES, così come gli effetti microfisici che le particelle di fumo possono avere sulle goccioline delle nuvole quando si incontrano.

"Abbiamo grandi domande su come le particelle di aerosol influenzino le nuvole e il clima, e queste interazioni differiscono a seconda di dove ti trovi sulla Terra, ", ha affermato lo scienziato dell'atmosfera Rob Wood dell'Università di Washington a Seattle e co-investigatore principale per lo spiegamento di ORACLES. Le lezioni apprese nell'Atlantico sud-orientale potrebbero essere applicate ad altre regioni in cui il fumo degli incendi o dell'industria interagisce con le nuvole. Comprendendo i processi su piccola scala che si verificano quando si incontrano all'interno delle nuvole, gli scienziati sono in grado di perfezionare meglio il modo in cui descrivono le interazioni aerosol-nube all'interno dei modelli climatici globali, che a sua volta ci aiuterà a comprendere gli effetti a lungo termine degli aerosol sulle temperature globali e regionali.

Questo ottobre, il team di ORACLES ha sede a São Tomé e Principé, una nazione insulare equatoriale al largo della costa occidentale dell'Africa, da cui ORACLE ha anche condotto la sua indagine sulla parte settentrionale del pennacchio di fumo in agosto, 2017. ORACLES ha esaminato l'estensione meridionale del pennacchio di Walvis Bay, Namibia, nel mese di settembre, 2016. Le osservazioni di ogni anno integrano quelle delle altre implementazioni, catturare l'intera gamma del ciclo di combustione a fine estate e autunno. Gli agricoltori africani bruciano i loro campi dopo il raccolto per restituire le sostanze nutritive al suolo prima che arrivi la pioggia e l'incendio si sposti verso sud mentre la stagione delle piogge avanza. La parte più spessa del pennacchio di fumo si sposta verso sud con loro. Wood e la squadra sono impazienti di contrastare quanto accadrà ad ottobre, quando la stagione delle piogge ha spinto la cintura degli incendi agricoli più a sud e si prevede meno fumo nell'area di indagine.

Il velivolo di ricerca P-3 della NASA, gestito da Wallops Flight Facility in Virginia, porta una suite di 11 strumenti, sia strumenti di telerilevamento che strumenti che campioneranno direttamente le nuvole e il pennacchio di fumo attraverso le prese d'aria sulle ali e sui finestrini. Queste misurazioni dirette sono come mettere un microscopio su ciò che sta accadendo all'interno delle nuvole.

"L'anno scorso ad agosto, abbiamo visto molto contatto fisico tra il fumo e le nuvole, " ha detto Wood. "Le goccioline di nuvole si sono effettivamente formate su queste particelle di fumo e c'è stato un grande aumento nel numero di goccioline rispetto a come sarebbe senza il fumo".

Oltre a sviluppare una migliore comprensione del comportamento degli aerosol cloud, i dati aerei ad alta risoluzione verranno utilizzati anche per migliorare il recupero delle proprietà di fumo e nuvole dai satelliti. Dallo spazio, i satelliti di rilevamento di aerosol catturano la vista globale, ma il compromesso in distanza con la tecnologia attuale significa una risoluzione più grossolana che può perdere le interazioni microfisiche all'interno degli strati di nuvole e aerosol.

La distribuzione di ottobre 2018 attualmente in corso sta già producendo un set di dati con alcune sorprese. "Stiamo vedendo più aerosol del previsto in base alle previsioni del modello di aerosol e alle precedenti valutazioni satellitari per questo mese, "disse Zuidema. "Scientificamente, stiamo assistendo a nuove caratteristiche inaspettate come particelle di fumo molto grandi che sembrano cadere dai loro strati di fumo nelle nuvole sottostanti. Stiamo vedendo nuvole che passano da pulite a inquinate su vaste aree in soli due giorni".

Il team di ORACLES documenterà queste e altre osservazioni fino alla fine del mese.