บทความเบื้องหลังนี้จัดทำขึ้นเพื่อ Livescience โดยร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
ด้วยเต่าทะเลและร้านค้าโต้คลื่นเกาะใหญ่ของฮาวายมีลักษณะคล้ายกับโลกเขตร้อนและน้ำ แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพภูมิอากาศมันเป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับการศึกษาอากาศที่มีความชื้นต่ำและกระบวนการที่ทำให้บรรยากาศขาดน้ำ จากโดมที่แผ่กิ่งก้านสาขาของ Mauna Loa-11,000 ฟุตเหนือชายหาดที่มีมะพร้าวของฮาวาย-นักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศ David Noone และ Joe Galewsky สามารถติดตามได้ไอน้ำที่เดินทางไกลถึงเส้นศูนย์สูตรและเสา พวกเขาเป็นคนแรกที่พยายามวัดลายเซ็นสารเคมีของไอแบบเรียลไทม์เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการที่ควบคุมวงจรน้ำทั่วโลก- “ ไม่มีสถานที่อื่นที่คุณสามารถทำการวัดเหล่านี้ได้” Galewsky ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยนิวเม็กซิโกกล่าว "เครื่องมือที่อยู่กลางมหาสมุทรแปซิฟิกสามารถบอกข้อมูลเกี่ยวกับทั้งหมดให้เราได้ซีกโลกเหนือ, "เขาพูด. ปรากฏขึ้นเหนือชั้นของสภาพอากาศในท้องถิ่นภูเขายาวการประชุมสุดยอดที่กว้างขวางของอากาศประสบความชุ่มชื้นอยู่ห่างออกไปหลายร้อยกิโลเมตร “ จากคอนที่สูงนี้คุณสามารถเห็นขอบเขตที่แท้จริงระหว่างเมฆด้านล่างและท้องฟ้า [ความชื้นต่ำ] ที่ชัดเจนด้านบนมันเป็นแรงบันดาลใจ; คุณสามารถเห็นสิ่งที่คุณกำลังวัด” Noone ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโดที่โบลเดอร์และเพื่อนของสถาบันการวิจัยเพื่อการวิจัยด้านสิ่งแวดล้อม
Charles Keeling ผู้บุกเบิก
ความสูงและความโดดเดี่ยวที่เป็นเอกลักษณ์ของ Mauna Loa เป็นเหตุผลที่ทำให้ภูเขาถูกเลือกสำหรับการวัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างต่อเนื่องครั้งแรกเมื่อ 50 ปีก่อน เป็นผู้บุกเบิกโดย Charles Keeling การวัดแสดงให้เห็นถึงความเข้มข้นของ CO2 ทั่วโลกที่เพิ่มขึ้นและในช่วงเวลาที่รวดเร็ว เครื่องมือดั้งเดิมยังคงอยู่ในอาคารขนาดเล็กถัดจากสถานีหลักของหอสังเกตการณ์ Mauna Loa “ ฉันชอบคิดว่าเรากำลังเดินตามรอยเท้าของ Keeling” Noone กล่าว ในความเป็นจริงผ่านงานภาคสนามที่ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ Noone และ Galewksy กำลังติดตามก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญเท่าเทียมกัน เช่นเดียวกับ CO2 ไอน้ำยังดักและแผ่ความร้อนกลับไปสู่โลก พวกเขากล่าวว่าการทำความเข้าใจกระบวนการที่ควบคุมความชื้นในบรรยากาศจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการคาดการณ์ระดับของภาวะโลกร้อนในอนาคต "ไม่มีคำถาม CO2 ที่กำลังผลักดันการเปลี่ยนแปลงในสภาพภูมิอากาศของโลกของเรา" ไม่มีใครอธิบาย "แต่การเปลี่ยนแปลงมากมายที่เราเห็นนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรน้ำและปริมาณไอน้ำในอากาศ"
ไอโซโทปบรรยากาศแบบเรียลไทม์
เพื่อติดตามความชื้นที่บรรจบกันบน Mauna Loa นักวิทยาศาสตร์ศึกษาเบาะแสที่ไม่ซ้ำกันที่สร้างขึ้นโดยออกซิเจนและไอโซโทปไฮโดรเจน - การเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบที่ชั่งน้ำหนักโดยนิวตรอนพิเศษ โมเลกุลของน้ำที่มีอะตอมหนักจะควบแน่น นักวิทยาศาสตร์ใช้ความจริงข้อนี้เพื่อตรวจสอบว่าการก่อตัวของเมฆและการตกตะกอนส่งผลกระทบต่ออากาศหรือไม่รวมถึงการระบุเส้นทางที่เดินทางไป ด้วยวิธีนี้พวกเขาสร้างแผนที่การเดินทางของน้ำผ่านบรรยากาศ แต่ด้วยความคิดในการวัดบรรยากาศไอโซโทปในแบบเรียลไทม์ยังใหม่นักวิทยาศาสตร์ไม่ทิ้งโอกาสในการทดลอง พวกเขาใช้เครื่องมือทุกอย่างที่มีให้พวกเขาเพื่อวัดความเข้มข้นของออกซิเจนหนักและไฮโดรเจน: สามตัววิเคราะห์ด้วยเลเซอร์สองดาวเทียม, ดาวเทียมสองดวง, ชุดของขวดมือถือและที่สร้างขึ้นเอง, น้ำแข็งเย็น, กับดักน้ำจากท่อผ่าตัดและชิ้นส่วนถังปลา “ ฉันมีวิสัยทัศน์ของการแทงตัวเองในมือ [ด้วยกับดักแก้ว] และนอนไม่ได้หมดสติกลางถนนอานบน Mauna Loa” Galewsky ตลกซึ่งไม่ชอบเป็นผู้สร้างสภาพอากาศและใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่หน้าคอมพิวเตอร์ไม่ใช่ในสนาม ในทางตรงกันข้ามกับเครื่องวิเคราะห์ใหม่ตัวอย่างกับดักและขวดจะต้องทำงานทางกายภาพและกำหนดเวลาให้ตรงกับผ่านผ่านดาวเทียมไม่บ่อยนัก โชคไม่ดีสำหรับนักวิทยาศาสตร์นี่หมายถึงการเก็บตัวอย่างเวลา 2:00 น. เมื่ออุณหภูมิในทุ่งลาวาแห้งของ Mauna Loa ลดลงใกล้กับการแช่แข็ง เป็นเวลาสองชั่วโมงในกลางดึกกับดักจะต้องอาบน้ำในค็อกเทลค็อกเทลที่สูบบุหรี่ของน้ำแข็งแห้งที่ได้รับอาหารอย่างต่อเนื่อง ไม่มีการเข้าใจผิดเกี่ยวกับเสน่ห์ของเครื่องวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ซึ่งฮัมอย่างต่อเนื่องจากชั้นวางในอาคารสถานีรวบรวมข้อมูลทุก ๆ สองสามวินาที
การวัดการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ย้อนกลับไปในทวีป Noone และ Galewsky จะทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่นาซ่าห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนเจ็ทเพื่อเปรียบเทียบการวัดจากเครื่องมือพื้นฐานกับสิ่งที่สเปกโตรมิเตอร์การปล่อยก๊าซโทริฟเฟอร์บนดาวเทียมออร่าของนาซ่า "เห็น" "การติดตามภาคพื้นดิน" นี้จะช่วยให้พวกเขาใช้การสังเกตระยะไกลเพื่อติดตามไอน้ำในระดับโลกและวินิจฉัยการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวัฏจักรของน้ำเมื่อดาวเคราะห์อบอุ่น เครื่องวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ใหม่เสนอโอกาสอีกครั้งนักวิทยาศาสตร์: ความสามารถในการวัดความชื้นในบรรยากาศในสถานที่สำคัญเช่น Mauna Loa Noone และ Galewsky เชื่อว่าการวัดดังกล่าวสามารถพัฒนาไปสู่ความพยายามในการตรวจสอบระยะยาวสำหรับไอน้ำคล้ายกับโปรแกรมการตรวจสอบ CO2 ทั่วโลกที่ได้รับแรงบันดาลใจจากงานแรกของ Keeling "ข้อได้เปรียบของการวัดไอโซโทปในไอน้ำ" Noone กล่าว "คือการวัดสามารถช่วยให้เราเข้าใจการตอบสนองของวัฏจักรน้ำต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและไม่ใช่แค่การบังคับซึ่งการวัด CO2 ให้"
Noone และ Galewsky แนะนำว่านอกเหนือจากการทดลองภาคสนามครั้งแรกของพวกเขาที่ Mauna Loa การสร้างเครือข่ายการติดตามไอทั่วโลกใหม่และกำลังดำเนินอยู่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพภูมิอากาศตรวจสอบวิธีการที่ภาวะโลกร้อนเนื่องจากการปล่อย CO2 คลี่คลาย พวกเขาจะสามารถวัดได้ว่ากิจกรรมของมนุษย์และอิทธิพลอื่น ๆ ต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบทบาทของน้ำในบรรยากาศในสภาพอากาศและสภาพอากาศ
หมายเหตุบรรณาธิการ: งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) หน่วยงานรัฐบาลกลางถูกเรียกเก็บเงินจากการระดมทุนการวิจัยขั้นพื้นฐานและการศึกษาในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมดูเบื้องหลังการเก็บถาวร
