NASA stak in de jaren tachtig voor het eerst zijn neus in onderzoek naar klimaatverandering met behulp van satelliet- en vliegtuigbeeldvorming. Zijn inspanningen werden ernstiger met de lancering van een groot netwerk van satellieten in 1991. En tegen 2004 gaf het agentschap jaarlijks 1, 3 miljard dollar uit aan klimaatwetenschap. Het heeft nu meer dan een dozijn ruimtevaartuigen die alles bestuderen, van de oceanen tot de atmosfeer tot de cryosfeer (de bevroren stukjes van de aarde). Op vrijdag voegt het de stratosfeer toe aan die lijst wanneer het een onbemand Global Hawk-vliegtuig lanceert vanaf Edwards Airforce Base in Californië.
Het project, genaamd Airborne Tropical TRopopause EXperiment (ATTREX), zal de luchtvochtigheid bestuderen in de tropische tropopauze-laag, het gebied van de atmosfeer acht tot 11 mijl boven het aardoppervlak dat de samenstelling van de stratosfeer regelt. Volgens ATTREX-wetenschappers kunnen kleine veranderingen in de stratosfeervochtigheid het klimaat aanzienlijk beïnvloeden. "Wolkenvorming in de tropische tropopauze laag bepaalt de luchtvochtigheid die de stratosfeer binnendringt, " zegt hoofdonderzoeker Eric Jensen, eraan toevoegend dat de paden door de tropische tropopauze de chemische samenstelling van de stratosfeer beïnvloeden.
Hoewel de groep zich niet zal richten op de impact van standaard broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan, is waterdamp een krachtig broeikasgas, en het begrijpen van de variabiliteit binnen de stratosfeer is de prioriteit van de groep. Volgens hen kunnen wetenschappers deze kloof invullen door te voorspellen hoe veranderingen in de stratosfeer van invloed zijn op de wereldwijde klimaatverandering, wat op zijn beurt de nauwkeurigheid van wiskundige modellen die worden gebruikt bij voorspellingen over klimaatverandering zal verbeteren.
De tropopauze en de stratosfeer zijn tot nu toe ongrijpbaar gebleken voor klimatologen. "We willen al heel lang dit deel van de atmosfeer proeven", zegt Jensen. Het probleem was de toegang - een gespecialiseerd vliegtuig op grote hoogte is nodig om dit soort onderzoek uit te voeren.
Betreed de Global Hawk, die tot 31.000 voet in de atmosfeer kan reizen voor maximaal 31 uur per keer en is uitgerust met instrumenten die omgevingstemperaturen, wolken, spoorgassen, waterdamp, stralingsvelden en meteorologische omstandigheden kunnen meten. Dit alles zal het ATTREX-team toelaten een reeks voorwaarden te proeven over een groot geografisch gebied. Testvluchten uitgevoerd in 2011 toonden aan dat de Global Hawk en zijn instrumenten bestand zijn tegen de temperaturen van de koelkast (zo laag als min-115 graden Fahrenheit) boven de tropen.
Ze sturen het vaartuig in de loop van de komende twee maanden zes keer boven de Stille Oceaan in de buurt van de evenaar en voor de kust van Midden-Amerika, terwijl het tijdens de vlucht vanaf de grond wordt gevolgd. "We krijgen high-speed real-time gegevens terug van het vliegtuig via satellietcommunicatie, " zegt Jensen. "De instrumentonderzoekers controleren en passen hun instrumenten aan, en we gebruiken de realtime gegevens om het vluchtplan tijdens de vlucht aan te passen."
ATTREX is een van de eerste projecten die zijn gelanceerd door het nieuwe Earth Ventures-programma van NASA, dat vijf jaar geld beschikbaar stelt voor missies tegen lage tot middelhoge kosten. Dit is veel meer tijd dan eerdere wetenschappelijke studies in de lucht, en de ATTREX-bemanning zal de toegevoegde tijd gebruiken om de Global Hawk opnieuw te lanceren in de winter en de zomer van 2014, waardoor ze seizoensgebonden variatie kunnen bekijken.
Het langere tijdsbestek is ook bevorderlijk voor internationale samenwerkingen. In 2014 trekt het ATTREX-team naar Guam en het noordoosten van Australië. In Guam zullen ze in contact komen met Britse onderzoekers, die een vliegtuig op lage hoogte zullen gebruiken om klimaatverandering te bestuderen, en een team van de National Science Foundation dat vergelijkbaar onderzoek doet met een G5. "We zullen metingen hebben vanaf het oppervlak tot aan de stratosfeer, " zegt Jensen. "En we kunnen emissies op grondniveau verbinden tot metingen van de samenstelling in de stratosfeer."
