用气象气球研究风

用气象气球研究风

ByNASA中文

Rocky Garcia and Wesley James prepare a weather balloon to collect wind data at NASA’s Armstrong Flight Research Center in Edwards, California, on July 20, 2023. Researchers measured wind at altitudes below 2,000 feet using drones, sensors, weather balloons, and other technology during the Advanced Exploration of Reliable Operation at Low Altitudes: Meteorology, Simulation and Technology campaign. This information could fill knowledge gaps to resolve wind and weather unknowns that could hinder Advanced Air Mobility flights and to improve weather forecasts. Image Credit: NASA/Carla Thomas 2023年7月20日，洛基·加西亚和韦斯利·詹姆斯在NASA位于加利福尼亚州爱德华兹的阿姆斯特朗飞行研究中心准备一个气象气球来收集风的数据。在“低空可靠运行高级探索:气象、模拟和技术”活动中，研究人员使用无人机、传感器、气象气球和其他技术测量了2000英尺以下高度的风。这些信息可以填补知识空白，解决可能阻碍先进空中机动飞行的风和天气未知问题，并改善天气预报。 影像来源：NASA/Carla Thomas

汤加火山爆发将史无前例的水喷入平流层

汤加火山爆发将史无前例的水喷入平流层

ByNASA中文

这段循环视频显示了2022年1月15日洪加汤加洪加哈拜火山水下喷发产生的伞状云。GOES-17卫星拍摄了一系列图像，其中还显示了新月形冲击波和闪电。 影像来源：NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS NASA的微波临边探测器探测到，大量的水蒸气涌入大气层，最终可能导致地球表面暂时变暖。 1月15日，亨加汤加-亨加-哈拜火山爆发，引发了一场席卷全球的海啸，并引发了环绕地球两周的音爆。南太平洋海底的火山喷发还向地球平流层喷射出巨大的水蒸气，足以填满58,000多个奥运会大小的游泳池。大量的水蒸气足以暂时影响地球的全球平均温度。 “我们从未见过这样的景象。”南加州NASA喷气推进实验室的大气科学家路易斯·米兰说。他领导了一项新的研究，研究汤加火山注入平流层的水蒸气量，平流层是地球表面上方约8至33英里（12至53公里）的大气层。 在这项发表在《地球物理研究快报》上的研究中，米兰和他的同事估计汤加火山爆发向地球平流层输送了约146太克（1太克相当于1万亿克）的水蒸气——相当于大气层中已经存在的水的10%。这几乎是科学家估计的1991年菲律宾皮纳图博火山喷发进入平流层的水汽量的四倍。 这张卫星图像显示，2015年4月，在2022年1月爆发的水下火山喷发摧毁了波利尼西亚岛的大部分之前，洪阿哈阿帕伊岛仍然完好无损。 影像来源：NASA Earth Observatory image by Jesse Allen, using Landsat data from the U.S. Geological Survey 米兰分析了来自NASA Aura卫星上的微波临边探测器（MLS）仪器的数据，该仪器测量大气气体，包括水蒸气和臭氧。汤加火山爆发后，MLS团队开始看到超出图表的水蒸气读数。“我们必须仔细检查喷流中的所有测量结果，以确保数据可信。”米兰说。 持久的印象 火山爆发很少向平流层输送大量的水。在NASA进行测量的18年中，只有另外两次喷发（2008年阿拉斯加的喀拉喀托火山和2015年智利的卡尔布科喷发）向如此高的海拔地区输送了相当数量的水蒸气。但与汤加事件相比，这些只是昙花一现，之前两次喷发的水蒸气都很快消散。另一方面，汤加火山注入的过量水蒸气可能会在平流层中停留数年。 这些额外的水蒸气可能会影响大气化学，促进某些化学反应，从而暂时加剧臭氧层的损耗。它还可能影响地表温度。像喀拉喀托火山和皮纳图博火山这样的大规模火山喷发通常通过喷射气体、灰尘和火山灰将阳光反射回太空来冷却地球表面。相比之下，汤加火山没有向平流层注入大量气溶胶，喷发产生的大量水蒸气可能会产生短暂的小增温效应，因为水蒸气可以吸收热量。当额外的水蒸气从平流层循环出去时，这种影响将消失，不足以显著加剧气候变化的影响。 2022年1月16日的图像显示了前一天发生的洪阿哈阿帕伊岛火山火山喷发的火山灰喷流。一名宇航员从国际空间站拍下了喷流的照片。 影像来源：NASA 注入平流层的水量之大可能是因为水下火山口（一个盆地状的凹陷，通常是在岩浆喷发或从火山下面的一个浅腔中流出后形成）正好位于海洋中的合适深度：大约490英尺（150米）以下。如果浅一点，就不会有足够多的海水被喷发的岩浆加热，来解释米兰和他的同事们看到的平流层水蒸气值。如果再深一点，海洋深处的巨大压力就可能抑制火山喷发。 MLS仪器非常适合检测这种水蒸气喷流，因为它可以观测到从地球大气层发出的自然微波信号。 测量这些信号，MLS能够“看穿”火山灰云这样的障碍物，这些障碍物可以遮挡其他测量平流层水汽的仪器。“MLS 是唯一一台覆盖密度足够大的仪器，能够捕捉到当时的水蒸气喷流，也是唯一一台不受火山灰影响的仪器。”米兰说。 MLS仪器由JPL设计和制造，由位于帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理。NASA戈达德航天飞行中心负责Aura任务。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/tonga-eruption-blasted-unprecedented-amount-of-water-into-stratosphere

关于NASA的新矿物尘埃探测器，你需要知道的5件事

关于NASA的新矿物尘埃探测器，你需要知道的5件事

ByNASA中文

在这张由Suomi NPP卫星于2018年7月拍摄的图像中，阿拉伯半岛上空盘旋着尘埃。美NASA即将进行的地球表面矿物尘埃源调查（EMIT）将帮助科学家们更好地了解空气中的尘埃在加热和冷却大气中的作用。 影像来源：NASA Earth Observatory 名为EMIT的地球表面矿物尘埃源调查将分析从干燥地区穿过大气层的尘埃，以了解其对地球的影响。 每年，强风将来自地球沙漠和其他干旱地区的10亿吨（相当于10000艘航空母舰的重量）矿物尘埃带入大气层。虽然科学家知道尘埃会影响环境和气候，但他们没有足够的数据来详细确定这些影响是什么，或者将来可能是什么——至少现在还没有。 6月9日，NASA向国际空间站发射的地球表面矿物尘埃源调查（EMIT）仪器，将有助于填补这些知识空白。EMIT最先进的成像光谱仪由该机构位于南加州的喷气推进实验室开发，将在一年内收集全球超过10亿个尘埃源成分测量数据，从而将使科学家们对灰尘在整个地球系统中的影响的理解大大提高。 以下是关于EMIT需要了解的5件事: 1、它将识别来自地球干旱地区的矿物尘埃的组成。 沙漠地区产生了大部分进入大气的矿物尘埃。此外，这些地方非常偏远，科学家们很难在这些广阔的地区手工收集土壤和尘埃样本。 从其位于空间站的位置，EMIT将绘制出世界矿物尘埃源地区的地图。成像光谱仪还将首次提供全球尘埃源的颜色和组成信息。这些数据将有助于科学家了解每个地区的主要尘埃种类，并进一步了解尘埃对当今和未来气候和地球系统的影响。 利用JPL开发的图像光谱仪技术，EMIT将绘制出地球产尘区矿物的表面组成图，帮助气候科学家更好地了解空气中尘埃粒子在加热和冷却地球大气层中的影响。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 2、它将阐明矿物尘埃是加热还是冷却地球。 目前，科学家们不知道矿物尘埃是否会对地球产生累积的加热或冷却效应。那是因为大气中的尘埃颗粒具有不同的特性。例如，一些颗粒可能是深红色的，而另一些可能是白色的。 尘埃颗粒的颜色非常重要，，因为它决定了尘埃是像深色矿物那样吸收太阳能量，还是像浅色矿物那样反射太阳能量。如果更多的尘埃吸收太阳的能量太阳的能量，那么尘埃将使地球变暖，反之亦然。 EMIT将提供一个详细的图片，说明有多少尘埃来自深色矿物和浅色矿物。这一信息将使科学家能够确定尘埃对地球的整体、区域和局部是升温还是降温。 3、它将帮助科学家了解尘埃如何影响不同的地球进程 NASA和JPL的官员监督EMIT科学仪器的振动测试，包括其望远镜和成像光谱仪。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 矿物尘埃颗粒的颜色各不相同，因为它们由不同的物质组成。例如，深红色矿物尘埃的颜色来自铁。尘埃粒子的组成影响着它们与地球许多自然过程的相互作用。 例如，矿物尘埃在云的形成和大气化学中起着重要作用。当矿物尘埃沉积在海洋或森林中时，它可以为生长提供养分，就像肥料一样。当它落在雪或冰上时，尘埃加速融化，导致更多的水流失。对人类来说，矿物尘埃吸入后会对健康造成危害。 EMIT将收集10种重要尘埃的信息，包括含有氧化铁、粘土和碳酸盐的尘埃。有了这些数据，科学家将能够准确评估矿物尘埃对不同生态系统和过程的影响。 4、它的数据将提高气候模型的准确性。 由于缺乏更具体的数据，科学家们目前在气候模型中把矿物尘埃的特征描述为黄色——黑暗和光明的一般平均值。正因为如此，矿物尘埃可能对气候的影响——以及气候可能对矿物尘埃的影响——并没有在计算机模型中得到很好的体现。 EMIT收集的颜色和组成信息将改变这一点。当纳入仪器的数据后，气候模型的准确性有望提高。 5、它将帮助科学家预测未来的气候情景将如何影响我们大气中尘埃的类型和数量。 随着全球气温的上升，干旱地区可能会变得更加干旱，可能导致更大（和更多尘埃）的沙漠。这种情况会在多大程度上发生取决于几个因素，包括气温上升多少，土地利用如何变化，以及降雨趋势如何变化。 通过将EMIT的全球尘埃源组成数据纳入模型和预测，科学家将更好地了解干旱地区的尘埃数量和组成在不同气候和土地利用情景下可能发生的变化。他们还将更好地了解这些变化如何影响未来的气候。 关于任务的更多信息 NASA喷气推进实验室正在开发EMIT，该实验室由加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院为该机构管理。它将从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射到国际空间站，这是SpaceX公司为NASA执行的第25次商业补给服务任务。一旦EMIT开始运行，其数据将被交付给NASA陆地过程分布式活动存档中心（DAAC），供其他研究人员和公众使用。 如欲了解有关该任务的更多信息，请访问： https://earth.jpl.nasa.gov/emit/ 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/5-things-to-know-about-nasa-s-new-mineral-dust-detector

NASA发现汤加火山喷发影响已达太空

NASA发现汤加火山喷发影响已达太空

ByNASA中文

2022年1月15日，洪加汤加-洪加哈帕伊火山喷发时，向全世界发出了大气冲击波、音爆和海啸波。现在，科学家们发现火山的影响也到达了太空。 通过分析来自NASA电离层连接探测器（ICON）和欧洲航天局（ESA）Swarm卫星的数据，科学家们发现，在火山爆发后的几个小时内，飓风风速和不寻常的电流在电离层（地球在太空边缘的带电上层大气层）形成。 2022年1月15日，洪加汤加-洪加哈帕伊火山爆发，造成了许多影响，其中一些在此处进行了说明，在全世界乃至太空都能感受到这些影响。其中一些影响，如极端风和异常电流，由NASA的ICON任务和ESA（欧洲航天局）的Swarm探测到。图像不按比例缩放。 影像来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith 加州大学伯克利分校物理学家布莱恩·哈丁（Brian Harding）在一篇讨论这一发现的新论文中担任主要作者，他说：“这座火山造成了我们在现代所见过的最大的太空扰动之一。”。“它让我们能够测试人们对低层大气和太空之间的联系知之甚少的现象。” “这座火山造成了我们在现代看到的最大的太空扰动之一。” 加州大学伯克利分校的物理学家、讨论这一发现的新论文的第一作者布莱恩·哈丁说。“它使我们能够测试低层大气与太空之间鲜为人知的联系。” ICON于2019年发射升空，旨在确定地球天气如何与太空天气相互作用——这是一个相对较新的想法，取代了之前的假设，即只有来自太阳和太空的力才能在电离层边缘创造天气。2022年1月，当航天器经过南美洲时，它在电离层中观测到了由南太平洋火山触发的一次地球扰动。 “这些结果令人兴奋地展示了地球上的事件如何影响太空天气，以及太空天气如何影响地球。”位于华盛顿特区的NASA总部的NASA太阳物理部门的空间天气主管吉姆·斯潘说。“全面了解太空天气最终将帮助我们减轻其对社会的影响。” GOES-17卫星拍摄了2022年1月15日洪加汤加-洪加哈帕伊火山水下喷发产生的伞云图像。新月形的弓形冲击波和无数的雷击也可见。 影像来源：NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS 当火山爆发时，它将一股巨大的气体、水蒸气和灰尘喷向天空。爆炸还在大气中造成巨大的压力扰动，导致强风。随着风向上扩展到更薄的大气层，它们开始移动得更快。当强风到达电离层和太空边缘时，ICON记录的风速高达450英里/小时，这是该任务自发射以来测量的120英里高度以下的最强风速。 在电离层，极端的风也会影响电流。电离层中的粒子有规律地形成一股向东流动的电流，称为赤道电射流，由低层大气中的风提供动力。火山爆发后，赤道电喷流的峰值功率激增到正常功率的5倍，并急剧转向，在短时间内向西流动。 “看到地球表面发生的事情大大逆转了电喷流，这非常令人惊讶。”加州大学伯克利分校物理学家、这项新研究的合著者乔安妮·吴说。“这是我们之前只在强地磁暴（一种由太阳的粒子和辐射引起的太空天气）中见过的情况。” 这项发表在《地球物理研究快报》杂志上的新研究，增加了科学家对电离层如何受到地面和太空事件影响的理解。强赤道电喷流与电离层中物质的重新分布有关，这会干扰全球定位系统和通过该区域传输的无线电信号。 了解我们大气层的这个复杂区域在面对来自下方和上方的强大力量时如何反应是NASA研究的一个关键部分。NASA即将进行的地球空间动力学星座（Geospace Dynamics Constellation，简称GDC）任务将使用一组小型卫星，就像地面上的天气传感器一样，跟踪流经该地区的电流和大气风。通过更好地理解电离层电流的影响因素，科学家们可以更好地预测由此类干扰引起的严重问题。 了解我们大气层的这一复杂区域在面对来自上下的强大力量时如何反应是NASA研究的关键部分。NASA即将启动的NASA即将进行的地球空间动力学星座（Geospace Dynamics Constellation，简称GDC）任务将使用一组小型卫星，就像地面上的天气传感器一样，来跟踪该地区的电流和大气风。通过更好地了解影响电离层电流的因素，科学家们可以更有准备地预测由这种干扰引起的严重问题。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/sun/nasa-mission-finds-tonga-volcanic-eruption-effects-reached-space

NASA的飞机飞入暴风雪中研究降雪情况

NASA的飞机飞入暴风雪中研究降雪情况

ByNASA中文

科学家们反复检查天气预报，为飞机的飞行做准备，并在最后一刻检查科学仪器。一场巨大的冬季风暴即将来临，但这正是这些追逐风暴的科学家们所希望的。 该团队正在NASA的两架飞机上追踪美国中西部和东部的风暴，这两架飞机配备了科学仪器，以帮助了解冬季风暴形成和发展的内部机制。该团队正在驾驶两架飞机调查冬季风暴，一架在风暴上方，一架在云层内。每个都配备了一套科学仪器，用于收集有关雪粒及其形成条件的数据。这些实验是NASA第二次部署大西洋海岸威胁风暴（IMPACTS）微物理和降水调查任务的一部分，该任务于1月开始，计划于2月底结束。 这些数据将帮助团队将雪粒及其环境的特性与大尺度过程联系起来，比如云层结构和降水模式，这些过程可以通过飞机和卫星上的遥感仪器看到。最终，IMPACTS团队对暴风雪的了解将改善气象模型，提高我们使用卫星数据预测降雪量和降雪地点的能力。 观测各种风暴 西雅图华盛顿大学的大气科学家、IMPACTS的首席研究员林恩·麦克默迪说，风暴通常会形成被称为雪带的狭窄结构。IMPACTS的主要目标之一是了解这些结构是如何形成的，为什么有些风暴没有雪带，以及如何使用雪带来预测降雪。为了做到这一点，该团队希望在为期三年的IMPACTS任务中对各种各样的风暴进行采样。 在2020年IMPACTS任务期间，该团队对中西部和东海岸的各种风暴进行了采样，包括较暖的暴雨和强冷锋和对流的风暴。但麦克默迪说，该团队没有看到东北风暴，这是一场具有强大低压系统的风暴，它沿着新英格兰海岸向上移动，将来自大西洋的湿气与来自加拿大的冷空气混合在一起。 位于马里兰州绿带的NASA戈达德航天飞行中心负责IMPACTS的副首席调查人员约翰·约克斯说：“东北风暴来到东海岸，可以带来几英尺厚的降雪，从而导致城市被迫关闭。”能够更好地预测这些风暴将带来降雪的地点和程度，可以帮助城市更好地为冬季的恶劣天气做好准备。 2022年1月4日，NASA的Terra卫星上的MODIS仪器拍摄到美国中大西洋地区一场大风暴带来的潮湿大雪后的降雪图像。一些地区的积雪超过14英寸，导致企业、学校和州际高速公路关闭。 影像来源：NASA 云层上下及云层里 NASA及其合作伙伴拥有多颗测量太空降水的卫星，例如每三小时观测一次世界大部分地区的降雨和降雪的全球降水测量任务。“但卫星无法告诉我们很多关于这些粒子——真正的雪花——以及它们在云层中形成的位置。”戈达德IMPACTS副首席研究员之一格里·海姆斯菲尔德说。IMPACTS已经用尽了由戈达德管理的位于弗吉尼亚州沃洛普斯飞行设施的设备。 取而代之的是，IMPACTS正在驾驶两架配备了科学仪器的飞机。NASA阿姆斯特朗飞行研究中心的ER-2是一架高空喷气式飞机，从北卡罗来纳州费耶特维尔附近的波普陆军机场起飞，将在大约65,000英尺的高空飞行，从云层上方获得自上而下的视野。ER-2上的仪器与卫星上的仪器类似，但具有更高的空间分辨率、额外的测量能力和更频繁的采样。地面科学家也在使用地面雷达从下方测量云的特性。 NASA配备了一套科学仪器的ER-2型高空喷气式飞机起飞。 影像来源：NASA阿姆斯特朗飞行研究中心 约克斯说：“像IMPACTS这样的任务确实可以用更高分辨率、更高精度的飞机测量来补充这些航天器测量，更频繁地对事件进行采样，并提供多普勒测量等附加参数。” 另一架飞机是P-3猎户座战机，其飞行高度高达26000英尺。悬挂在P-3机翼上的探测器测量降水颗粒的大小、形状和分布。在不同的高度飞行P-3可以让团队测量整个云层中的雪粒，以及它们形成的温度、水气和其他条件。 P-3还向海洋上空投放了一种名为下投式探空仪的小型仪器。这些仪器的工作原理与气象气球的工作原理类似，可以在它们降落时测量大气中的温度、风和湿度。当风暴从几个根据团队正在研究的风暴移动的地点上方掠过时，该团队还每隔几个小时发射一次气象气球。下投式探空仪和气象气球收集的数据提供有关风暴之前、期间和之后的大气状况的信息。 海姆斯菲尔德说：“暴风雪是非常复杂的风暴，我们需要每一项数据——模型、飞机仪器、气象探测——来真正弄清楚这些风暴中发生了什么。” 多年IMPACTS任务是30年来对美国东部暴风雪的首次全面研究。该科学团队包括来自NASA、全国多所大学、国家大气研究中心和NOAA的研究人员，其中包括国家气象局的合作伙伴。 如欲了解有关该任务的更多信息，请访问：https://espo.nasa.gov/impacts/content/IMPACTS 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/esnt/2022/nasa-planes-fly-into-snowstorms-to-study-snowfall

NASA追踪美国西南部的热浪

NASA追踪美国西南部的热浪

ByNASA中文

2021年7月1日至7月12日，美国西南部遭遇前所未有的热浪，NASA Aqua卫星上搭载的AIRS仪器收集了大气和地表的温度读数。 视频来源：NASA/JPL-Caltech 一台科学仪器绘制了 7月初笼罩在美国西南部上空的高压穹顶，而另一台则记录了地表温度。 就在太平洋西北部遭遇破纪录的高温几周后，另一波热浪袭击了美国西南部。这场于7月7日左右开始的热浪，在加利福尼亚州、内华达州、亚利桑那州北部和犹他州南部追平或打破了多项历史记录。 两台仪器——搭载在Aqua卫星上的NASA的大气红外探测器（AIRS）和NASA在空间站上的生态系统太空热辐射计实验（ECOSTRESS）——跟踪了热浪，提供热浪的可视化信息。 AIRS仪器捕捉到了7月1日至7月12日在美国西南部缓慢移动的热穹的进展情况。AIRS数据的动画（上图）显示了表面空气温度异常——高于或低于长期平均水平的数值。最热的地区显示为粉红色，其表面空气温度比平均水平高出10华氏度（5.6摄氏度）。地表空气温度是人们在室外直接感受到的温度。 2021年7月8日，NASA在空间站上搭载的ECOSTRESS仪器捕获了加利福尼亚上空的地表温度数据。截至当地时间上午 7 点 16 分，红色区域（包括死亡谷）已超过华氏 86 度，远高于该地区的平均地表温度。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 7月8日，NASA在空间站上搭载的ECOSTRESS仪器捕获了加利福尼亚上空的地表温度数据。在图像（中图）中，红色区域（包括死亡谷）已超过华氏 86 度，远高于该地区的平均地表温度。 7月9日，死亡谷记录了130华氏度的高温，比1913年创下的134华氏度的官方历史最高气温记录仅低了几度。7月11日，加利福尼亚的毕晓普创下了111华氏度的历史最高纪录，加利福尼亚的炉管井创下了118华氏度的日平均温度新纪录。在加利福尼亚州中部和南加州以及亚利桑那州北部的内陆地区，每日、每月都创造了许多历史记录。 有关AIRS的更多信息，请访问： https://airs.jpl.nasa.gov/ 有关ECOSTRESS的更多信息，请访问： https://ecostress.jpl.nasa.gov/ 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-tracks-heat-wave-over-us-southwest