Dopo essere stato ritardato più di un anno a causa della pandemia, una campagna sul campo della NASA per studiare il ruolo dei vortici su piccola scala e delle correnti oceaniche nei cambiamenti climatici sta prendendo il volo e prenderà il largo nel maggio 2021.

Utilizzando strumenti scientifici a bordo di un aliante oceanico semovente e diversi aeroplani, questo primo dispiegamento della missione Sub-Mesoscale Ocean Dynamics Experiment (S-MODE) dispiegherà la sua suite di strumenti acquatici e aerei per garantire che lavorino insieme per mostrare cosa sta succedendo appena sotto la superficie dell'oceano. La campagna sul campo a tutti gli effetti inizierà nell'ottobre 2021, con l'aereo con sede presso l'Ames Research Center della NASA a Mountain View, California.

"Questa campagna di maggio è in gran parte per confrontare diversi modi di misurare le correnti superficiali oceaniche in modo che possiamo avere fiducia in tali misurazioni quando arriviamo al pilota in ottobre, "ha detto Tom Farrar, scienziato associato presso la Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts e ricercatore principale per S-MODE.

Il team di S-MODE spera di saperne di più sui movimenti su piccola scala dell'acqua dell'oceano come i vortici. Questi vortici si estendono per circa 6,2 miglia o dieci chilometri, lentamente muoversi acqua dell'oceano in un modello vorticoso. Gli scienziati pensano che questi vortici svolgano un ruolo importante nello spostamento del calore dalla superficie agli strati oceanici sottostanti, e viceversa. Inoltre, i vortici possono svolgere un ruolo nello scambio di calore, gas e sostanze nutritive tra l'oceano e l'atmosfera terrestre. Comprendere questi vortici su piccola scala aiuterà gli scienziati a capire meglio come gli oceani della Terra rallentano il cambiamento climatico globale.

Il team sta utilizzando un aliante commerciale semovente dotato di strumenti scientifici in grado di studiare l'oceano dalla sua superficie. I gadget più importanti a bordo sono i profilatori di corrente Doppler acustici, che utilizzano il sonar per misurare la velocità dell'acqua e raccogliere informazioni sulla velocità con cui si muovono le correnti e i vortici, e in quale direzione. L'aliante porta anche strumenti per misurare la velocità del vento, temperatura e umidità dell'aria, temperatura e salinità dell'acqua, e la luce e le radiazioni infrarosse del Sole.

"L'aliante sembra una tavola da surf con una grande veneziana sotto di essa, " disse Farra.

Quella "veneziana" è sommersa dall'acqua, muovendosi su e giù con le onde dell'oceano per spingere l'aliante in avanti a circa un miglio all'ora. In questo modo, l'aliante d'onda sarà schierato da La Jolla, California, raccogliendo dati mentre viaggia per oltre 62 miglia (100 chilometri) nell'oceano al largo dell'isola di Santa Catalina.

I nuovi dati consentiranno agli scienziati di stimare lo scambio di calore e gas tra l'atmosfera terrestre e l'oceano, e di conseguenza comprendere meglio il cambiamento climatico globale.

"Sappiamo che l'atmosfera si sta riscaldando. Sappiamo che i venti stanno accelerando. Ma non capiamo davvero dove stia andando tutta quell'energia, " disse Ernesto Rodriguez, ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, e vice investigatore principale per le parti aviotrasportate di S-MODE. È probabile che questa energia stia andando nell'oceano, ma i dettagli di come funziona quel processo sono ancora sconosciuti. Il team pensa che i vortici su piccola scala possano aiutare a spostare il calore dall'atmosfera agli strati più profondi dell'oceano.

Occhi e strumenti scientifici nei cieli

Mentre il Wave Glider continua il suo lento viaggio attraverso la superficie dell'oceano, diversi aeroplani voleranno in alto per raccogliere dati da una prospettiva diversa.

"In aereo, possiamo ottenere un'istantanea di una vasta area per vedere il contesto di come interagiscono i movimenti oceanici su scala più grande e più piccola, ", ha detto Rodriguez.

Per esempio, una nave o un aliante viaggia lentamente lungo una linea retta, effettuare misurazioni precise della temperatura della superficie del mare in momenti e luoghi specifici. Gli aeroplani si muovono più velocemente e possono coprire più terreno, misurare molto rapidamente la temperatura superficiale del mare di un'ampia fascia di oceano.

"È come scattare un'immagine a infrarossi piuttosto che usare un termometro, " ha spiegato Farrar.

Due aerei saranno utilizzati nei voli di prova di maggio:un aereo B200 dell'Armstrong Flight Center della NASA a Edwards, California e un aereo commerciale della Twin Otter International. Il B200 trasporta uno strumento della NASA JPL chiamato DopplerScatt per misurare le correnti e i venti vicino alla superficie dell'oceano con il radar. Lo strumento MOSES (Multiscale Observing System of the Ocean Surface) dell'Università della California, Anche Los Angeles è a bordo per raccogliere dati sulla temperatura della superficie del mare. Sull'aereo Twin Otter c'è il Modular Aerial Sensing System (MASS) della Scripps Institution of Oceanography dell'Università della California, San Diego, che è uno strumento in grado di misurare l'altezza delle onde sulla superficie dell'oceano.

La flotta otterrà un terzo membro per gli esperimenti di ottobre:​​l'aereo del Langley Research Center Gulfstream III della NASA con il Portable Remote Imaging SpectroMeter (PRISM) del JPL, uno strumento per misurare il fitoplancton e altro materiale biologico nell'acqua. Gli schieramenti di ottobre utilizzeranno anche una grande nave e alcune navi a vela autonome, chiamati Saildroni, oltre ad aerei e moto d'acqua.

Dopo quasi un anno e mezzo di ritardi a causa della pandemia, il team di S-MODE è entusiasta di portare i loro aerei in cielo e gli alianti in acqua. "È stato frustrante, " ha detto Rodriguez "ma il team scientifico non ha rallentato. La scienza continua a progredire."