Illuminating Gases : Teknologi Greenhouse NASA


Menerangi Gas di Langit: Teknologi NASA menunjukkan Gas Rumah Kaca yang Berpotensi 

Apakah itu bola kapas mengambang indah di langit biru atau pusaran abu-abu yang menghalangi matahari, semua awan dimulai sebagai titik uap air yang tak terlihat. Gas sulit dipahami untuk diukur dan dilacak - sampai sekarang. Ilmuwan penelitian di Langley Research Center NASA di Hampton, Virginia, telah menciptakan instrumen udara baru yang dapat secara langsung mengukur uap air dan partikel mengambang di atmosfer. Data baru akan membantu memeriksa keakuratan pengukuran satelit, dan meningkatkan prakiraan cuaca dan iklim.

Instrumen ini disebut High Altitude Lidar Observatory (HALO). Ia menggunakan pendeteksian cahaya dan jangkauan (lidar), yang bekerja dengan menembakkan sinar laser setipis pensil melalui atmosfer. Cahaya dari laser yang berdenyut memantul dari molekul dan partikel yang menggantung di atmosfer, memperlihatkan apa yang tidak bisa dilihat mata manusia. Intensitas sinyal yang dipantulkan kembali ke instrumen Lidar memberi tim informasi yang mereka butuhkan untuk mengukur uap air secara langsung, serta profil aerosol dan cloud.

 

High Altitude Lidar Observatory (HALO)
Source: www.nasa.gov

Uap air adalah gas rumah kaca yang paling berlimpah dan kuat di atmosfer. Itu menghangatkan udara dengan memerangkap panas yang dipancarkan dari Bumi, tetapi juga mendinginkan dengan membentuk awan cerah yang memantulkan panas yang dipancarkan oleh Matahari. Data HALO akan membantu para ilmuwan saat mereka meneliti sejauh mana setiap proses.

HALO adalah instrumen modular berukuran minifridge yang memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur uap air atau metana dengan lebih mudah. Teknologi semacam ini baru di NASA, kata Amin Nehrir, seorang ilmuwan peneliti dan peneliti utama HALO. 

HALO bergabung dengan instrumen lain yang didanai NASA, Doppler Aerosol Wind Lidar (DAWN), yang mengukur kecepatan dan arah angin. Baik HALO dan DAWN membantu memvalidasi data yang dikumpulkan oleh instrumen lidar Atmospheric Dynamics Mission Aeolus (ADM-Aeolus), satelit ESA (Badan Antariksa Eropa) yang mengukur kecepatan angin, aerosol, dan profil awan di seluruh dunia.


Melihat Suasana Atmosfir

HALO memulai misinya di atas Samudra Pasifik pada 15 April 2019 dengan menggunakan DC-8 Airborne Science Laboratory yang berbasis di Pusat Penelitian Penerbangan Armstrong NASA di Edwards, California. Penerbangan validasi dijadwalkan akan berlanjut selama beberapa minggu ke depan, ketika ADM Aeolus melewati bagian timur Pasifik.ADM-Aeolus diluncurkan pada 22 Agustus 2018, dari Spaceport Eropa di Kourou, Guyana Prancis.

Ini adalah satelit pertama untuk kecepatan angin profil pada skala global dari luar angkasa, dan juga mengumpulkan data aerosol. Pengukuran aerosol HALO akan digunakan untuk memvalidasi satelit. Meskipun pengukuran uap air HALO bukan kunci untuk misi khusus ini, mereka akan memberikan para ilmuwan gambaran yang lebih komprehensif dari atmosfer dan membantu tim mempersiapkan kampanye udara di masa depan yang didedikasikan untuk proses dinamis atmosfer.


HALO
Source: www.nasa.gov

Memahami Uap Air

HALO, dan kemampuannya untuk bekerja dengan sistem NASA lain yang memprofilkan atmosfer, "dapat memberikan lompatan besar dalam pemahaman kita tentang proses konvektif atmosfer," Jeffrey Reid, seorang ahli meteorologi penelitian di Laboratorium Riset Angkatan Laut AS Monterey, CA mengatakan. Proses-proses ini seringkali didorong oleh uap air, yang membantu menentukan seberapa jernih, mendung, atau badai cuaca.

"Dari sudut pandang cuaca dan iklim, memahami uap air adalah masalah," David Turner, seorang ahli meteorologi dari Laboratorium Penelitian Sistem Kelautan dan Atmosfer Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional (NOAA) di Boulder, Colorado mengatakan. Memahami gas lain di atmosfer lebih dari masalah.
Model iklim dan cuaca bertujuan untuk menentukan berapa banyak awan yang menutupi area tertentu dari tanah dan properti apa yang dimiliki awan tersebut, termasuk ukuran dan kecerahannya, karena itu akan mempengaruhi anggaran energi Bumi. "Pada akhirnya, iklim adalah tentang keseimbangan radiasi di atas atmosfer dari waktu ke waktu," kata Turner. Dan keseimbangan radiasi itu sangat sensitif terhadap air dalam semua fase, lanjutnya.

Di masa lalu, para peneliti akan mencoba menggunakan jenis pengamatan lain, seperti radiosondes, yang merupakan perangkat bertenaga baterai yang melakukan perjalanan atmosfer dengan balon cuaca untuk mengambil stok lingkungannya, untuk menyimpulkan seperti apa bentuk profil uap air. "HALO membuat pengukuran uap air yang jauh lebih baik," kata Turner.

Menerapkan Teknologi Baru

Diferensial Absorpsi Lidar (DIAL) HALO menggunakan laser canggih yang dikembangkan oleh perusahaan Fibertek Inc. "Laser Fibertek adalah jantung dari sistem HALO," kata Nehrir. HALO menyatukan teknologi laser dan penerima baru dalam bentuk yang jauh lebih kompak daripada pendahulunya yang berusia 25 tahun, Lidar Atmospheric Sensing Experiment (LASE). HALO adalah 5 persen volume dan 20 persen berat LASE. Meskipun NASA dapat mengukur uap air dengan LASE, "itu terlalu besar untuk membuatnya ekonomis," kata Reid.

HALO, di sisi lain, adalah instrumen modular yang lebih kecil yang juga dapat dikonfigurasi untuk mengukur metana, yang juga merupakan gas rumah kaca yang kuat, selain aerosol, dan profil awan dan lautan, kata Nehrir. Pengaturan modular memungkinkan tim untuk mengkonfigurasi ulang instrumen dalam beberapa hari.
Tim HALO mendemonstrasikan kemampuan pengukuran metana dan aerosol yang baru pada tahun 2018 melalui serangkaian uji terbang pada pesawat B200 yang berbasis di Langley Research Center.

HALO terbang lebih dari 100 jam penerbangan sebagai bagian dari Long Island Sound Tropospheric Ozone Study (LISTOS), misi lapangan multi-agensi yang dirancang untuk meningkatkan alat peramalan kualitas udara di wilayah metropolitan. Penerbangan uji ini memberikan kepercayaan diri tim untuk terus bekerja menuju tujuan akhir menunjukkan teknologi laser uap air baru di pesawat yang sama, dan akhirnya di luar angkasa.
 

Diferensial Absorpsi Lidar (DIAL)
Source: www.nasa.gov


Melihat Masa Depan

Setelah HALO kembali ke Langley, Nehrir dan timnya berencana untuk mengkonfigurasi ulang instrumen dalam waktu satu minggu untuk mengukur metana dan aerosol dan mengintegrasikannya pada pesawat penelitian NASA C-130 dari Fasilitas Penerbangan Wallops NASA di Wallops Island, Virginia. HALO akan menjadi instrumen LIDAR pada NASA Earth Venture Suborbital-2 Karbon Atmosfer dan Transportasi (ACT) -Amerika misi lapangan, yang sedang mengkuantifikasi emisi karbon di bagian tengah dan timur AS.

HALO juga bersiap untuk terbang dengan jet NASA DC-8 pada musim panas 2020 selama kampanye lapangan internasional di Cape Verde di lepas pantai timur Afrika. Kampanye ini menyatukan aset-aset AS dan Eropa dengan beberapa pesawat terbang untuk melaksanakan validasi komprehensif misi satelit ADM-Aeolus. Menggabungkan set data dari HALO dan instrumen profil angin dan awan lainnya di lingkungan ini akan membantu para ilmuwan menjawab pertanyaan-pertanyaan penting tentang siklus debu biogeokimia, kata Reid. Bersepeda itu mendorong genesis dan intensifikasi badai, yang pada akhirnya bisa berubah menjadi badai besar, tambah Nehrir. 

HALO juga ingin berpartisipasi dalam kampanye badai dan Arktik di masa depan, di mana variasi kecil dalam kelembaban dapat menyemai atau mencegah pembentukan awan tergantung pada lingkungan sekitarnya. Awan ini memiliki dampak besar pada anggaran radiasi Kutub Utara, yang mendorong seberapa cepat Kutub Utara menghangat dan melepaskan metana dari tundra yang mencair. Kemampuan HALO untuk mengukur metana akan membantu para ilmuwan memahami di mana dan berapa banyak metana Arktik memasuki atmosfer.

Source: www.nasa.gov



No comments

Powered by Blogger.