Ученые отслеживают воду на Земле с помощью изотопов
Впервые ученые использовали космический прибор для отслеживания происхождения и перемещений водяного пара в атмосфере Земли, что дает новое представление о доминирующей роли круговорота воды в погоде и климате.
Группа ученых из Университета Колорадо в Боулдере и Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Пасадене использовала спектрометр тропосферных выбросов (TES) на спутнике NASA Aura для сбора данных о «тяжелом» и «легком» водяном паре, чтобы восстановить историю движения воды над океанами и континентами. Исследователи смогли отличить два типа молекул, потому что в тяжелых молекулах водяного пара больше нейтронов, чем в легких.
Анализируя распределение тяжелых и легких молекул, команда смогла определить источники и процессы, участвующие в круговороте воды — самого распространенного парникового газа в атмосфере Земли. Исследование, соответствующей автором которого является Дэвид Нун из CU-Boulder, опубликовано в выпуске журнала Nature от 1 февраля.
Команда обнаружила, что испарение тропических осадков и вода, «выдыхаемая» лесами, являются ключевыми источниками влаги для тропической атмосферы. Значительно больше воды, чем ожидалось, транспортируется в нижнюю тропосферу над сушей, особенно над бассейном Амазонки и тропической Африкой, по сравнению с океанами.
«Можно было ожидать, что большая часть воды поступает непосредственно из влажного океана. Вместо этого, похоже, что грозовая активность над тропическими континентами играет ключевую роль в насыщении тропосферы влагой», — сказал Нун.
Исследователи установили, что в тропиках испарение осадков значительно добавляет влаги в нижнюю тропосферу: обычно испаряется 20%, а иногда и до 50% дождя, не достигшего земли. Это позволяет атмосфере удерживать часть воды, которая позже может быть использована, например, для образования облаков.
Также было обнаружено, что вода, поднимаемая вверх грозовой активностью над сушей, происходит как из «выдоха» растений в крупных лесах, так и из испарения над близлежащими океанами. Баланс между этими двумя источниками показывает, как растительность взаимодействует с климатом и помогает поддерживать региональный уровень осадков.
«Эта связь между растительностью, гидрологией и климатом имеет значение для того, как общества выбирают управление своими экологическими ресурсами. Наши измерения обеспечивают базовый уровень, относительно которого можно оценивать будущие изменения во взаимодействии растительности и климата», — отметил Нун.
По словам ученых, детали этого путешествия воды критически важны для понимания облаков и климата, а также изменений в режиме осадков и водных ресурсах. Новое исследование измеряет условия, при которых происходят осадки и испарение, что дает понимание ответственных процессов.