La NASA envoie cinq campagnes aéroportées à travers les États-Unis en 2020 pour enquêter sur les processus fondamentaux qui ont finalement un impact sur les vies humaines et l'environnement, des tempêtes de neige le long de la côte est aux remous océaniques au large de la côte de San Francisco.

Les équipes scientifiques embarqueront par voie terrestre, la mer et l'air dans le cadre de campagnes pluriannuelles financées par le programme Earth Venture de la NASA. Il s'agit de la troisième série d'enquêtes suborbitales Earth Venture sélectionnées par la NASA.

La NASA utilise le point de vue de l'espace pour accroître notre compréhension de notre planète natale, améliorer la vie et préserver notre avenir. Pour avoir une image plus complète de comment et pourquoi notre planète change, l'agence parraine également des campagnes intensives sur le terrain ciblant des problèmes scientifiques critiques qui peuvent bénéficier d'un examen plus approfondi en tirant parti des capacités de la NASA en matière de science aéroportée.

Les campagnes mèneront des activités scientifiques sur diverses plateformes. Les avions à haute altitude observeront la chimie dans la stratosphère, bien au-delà de la portée des avions commerciaux, d'étudier l'impact des tempêtes intenses qui font irruption dans la troposphère, où la plupart des conditions météorologiques se produisent. Une flottille de planeurs et de flotteurs autonomes se rendra dans l'océan Pacifique pour mesurer la température et la salinité à la surface et sous la surface de l'eau afin de mieux comprendre l'échange de chaleur entre l'océan et l'atmosphère. Les chercheurs descendront sur les zones humides à pied et en bateau pour étudier comment l'élévation du niveau de la mer affecte les écosystèmes du delta.

Les cinq nouvelles campagnes intégrées de terrain aéroportées et de surface d'Earth Venture commencent leur première année de travail sur le terrain en 2020, courant de janvier à octobre.

Événements de chutes de neige intenses

Sur la côte est des États-Unis densément peuplée, les tempêtes de neige hivernales sont à la fois fréquentes et perturbatrices. Les tempêtes de neige peuvent fermer des routes et fermer des entreprises et sont dangereuses pour toute personne prise dedans. Les processus orageux et nuageux responsables des tempêtes de neige sont souvent reproduits de manière imprécise par les modèles de prévision et sont difficiles à mesurer depuis l'espace, entraînant de mauvaises prévisions de chutes de neige.

L'étude de la microphysique et des précipitations pour les tempêtes de neige menaçant la côte atlantique, ou IMPACTS, étude aéroportée de ces tempêtes de neige, qui entre sur le terrain en janvier, vise à mieux comprendre la répartition de la neige dans les nuages.

"Les gens voient des photos de ces grandes bandes de nuages ​​et pensent qu'il neige partout, mais ils ne le sont pas, " a déclaré Lynn McMurdie, chercheuse principale d'IMPACTS à l'Université de Washington à Seattle. " À l'intérieur des nuages ​​se trouvent ces longues régions étroites de bandes de neige plus intenses. Nous essayons de comprendre pourquoi ils se forment et comment ils évoluent avec la tempête qui se développe. Si nous pouvons comprendre les processus dans les nuages, nous pouvons mieux prédire comment ils nous distribuent les chutes de neige au sol."

IMPACTS est la première grande campagne de terrain à étudier les tempêtes de neige sur la côte est depuis 30 ans. L'instrumentation qui volera sur l'avion à haute altitude ER-2 de la NASA et l'avion d'échantillonnage des nuages ​​P-3 est une avancée significative depuis lors, le moment est venu de combler le fossé des connaissances sur les tempêtes de neige et d'aider les scientifiques à améliorer leur interprétation des données satellitaires et à les intégrer dans les modèles de prévision météorologique. L'ER-2 décollera de Hunter Army Airfield à Savanna, Géorgie, et le P-3 décollera de l'installation de vol Wallops de la NASA en Virginie.

Chauffage Océan-Atmosphère

Les courants d'eau circulaires appelés tourbillons jouent un rôle important dans l'écologie du climat et des océans, car ils facilitent l'échange de chaleur entre l'océan et l'atmosphère et le transport vertical des nutriments, oxygène, et les gaz dissous dans la partie supérieure de l'océan. Certains tourbillons ont des centaines de kilomètres de diamètre, pendant que les autres, appelés tourbillons sub-méso-échelle, gamme de taille de 1 à 10 kilomètres, trop petit pour que les satellites actuels de surveillance des océans puissent l'observer en détail.

En avril, chercheurs de l'expérience Sub-Mesoscale Ocean Dynamics, ou S-MODE, s'aventurera à 200 milles au large des côtes de San Francisco pour faire ces observations critiques. Trois avions scientifiques :le King Air et le Gulfstream V de la NASA, en plus d'un Twin Otter loué, le navire de recherche océanique Oceanus et un ensemble de plates-formes autonomes seront équipés d'instruments de mesure de la température, salinité, et la vitesse de l'océan à diverses échelles temporelles et spatiales. Les vols partiront de l'aérodrome fédéral de Moffett au centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie.

Des simulations informatiques indiquent que ces tourbillons ont d'importants effets à long terme sur la partie supérieure de l'océan, mais leurs prédictions sont sensibles à des détails relativement petits dans la façon dont les simulations sont mises en œuvre. La résolution et le détail de ces simulations ont dépassé notre capacité à les observer avec des capteurs spatiaux ou in situ.

"Ces facteurs apparemment insignifiants sont importants lorsque nous simulons le système climatique sur de longues échelles de temps, " a déclaré le chercheur principal Thomas Farrar, un océanographe physique à la Woods Hole Oceanographic Institution. "Les mesures de S-MODE peuvent nous aider à comprendre dans quelle mesure ces processus sont représentés dans les modèles et comment améliorer leur représentation."

Deltas des fleuves et élévation du niveau de la mer

Des millions de personnes dépendent des services fournis par les deltas côtiers comme le delta du Mississippi. Ces services comprennent le fait d'agir en tant que nurseries pour les poissons, crustacés et autres animaux, en plus de protéger nos infrastructures contre les ouragans et les tsunamis. Cependant, la plupart des grands deltas du monde s'enfoncent sous l'élévation du niveau de la mer et disparaissent, emportant avec eux les moyens de subsistance et les services écologiques qu'ils fournissent.

La mission Delta-X étudiera le delta du Mississippi pour comprendre quelles parties de la région sont susceptibles de disparaître et lesquelles survivront. Les deltas peuvent être en mesure de suivre l'élévation du niveau de la mer si suffisamment de sédiments sont déposés et si les plantes sont suffisamment saines pour pousser des racines. Les scientifiques de Delta-X utiliseront des instruments de télédétection aéroportés à bord des avions King Air et Gulfstream de la NASA, avec des vols au départ de l'aéroport de Lakefront à la Nouvelle-Orléans et du Johnson Space Center de la NASA, et des mesures sur le terrain du débit d'eau pour déterminer où les sédiments transportés par cette eau se déposeront. Les scientifiques quantifieront également la quantité de sol organique créée à partir de la décomposition des plantes.

"Ces nouvelles données nous aideront à comprendre et à atténuer l'impact de l'élévation du niveau de la mer sur les ressources côtières très importantes trouvées dans les deltas, " a déclaré Marc Simard, chercheur principal de Delta-X du Jet Propulsion Laboratory de Pasadena, Californie.

Aérosols changeant les nuages

Les interactions de la météorologie des nuages ​​d'aérosols au-dessus de l'expérience de l'Atlantique Ouest, ou ACTIVER, examinera le rôle essentiel que jouent les nuages ​​de la couche limite marine dans le bilan énergétique et le cycle de l'eau de la Terre. Ce type de nuage couvre de vastes étendues des océans de la planète. La façon dont les systèmes nuageux changent continue d'être l'une des plus grandes incertitudes qui subsistent dans les modèles qui examinent le réchauffement climatique.

La campagne, qui commence en février, se concentrera sur l'ouest de l'océan Atlantique Nord, où les chercheurs mesureront une large gamme d'aérosols, conditions nuageuses et météorologiques. Les chercheurs effectueront des vols scientifiques à bord de deux avions, un Falcon et un King Air de la NASA, qui voleront de manière coordonnée tout en étant équipés d'une multitude d'instruments de télédétection et in situ. Les vols proviendront du Langley Research Center de la NASA à Hampton, Virginie.

« Malgré de nombreuses campagnes de terrain antérieures, nous ne disposons pas de mesures complètes dans diverses conditions pour tirer des conclusions définitives sur les effets de ces interactions entre les aérosols, nuages ​​et météorologie sur le climat, " dit Armin Sorooshian, ACTIVER le chercheur principal de l'Université de l'Arizona. "Avec cette étude, nous avons l'intention de résoudre ce problème et de fournir des données que la communauté scientifique internationale pourra utiliser pour les années et les décennies à venir."

Quand de fortes tempêtes frappent la stratosphère

En juin, Dynamique et chimie de la stratosphère d'été, ou DCOTSS, enquêtera sur les tempêtes intenses qui se forment sur le centre des États-Unis pendant les mois d'été. Quand ces tempêtes seront assez hautes, ils dépassent la troposphère, la couche la plus basse de l'atmosphère terrestre, et peut injecter de la vapeur d'eau et des polluants dans la stratosphère au-dessus, altérant considérablement sa composition chimique. Ils peuvent même affecter négativement l'ozone stratosphérique, qui absorbe la lumière ultraviolette nocive du soleil.

Les scientifiques cibleront ces tempêtes de dépassement à l'aide de données provenant de satellites météorologiques et de radars au sol et recueilleront des mesures avec l'avion à haute altitude ER-2 de la NASA, qui volera jusqu'à 70, 000 pieds, beaucoup plus élevé que la plupart des avions de recherche peuvent aller. Les vols partiront de Salina, Kansas.

"DCOTSS est la première mission scientifique spécialement conçue pour observer des matériaux transportés dans la stratosphère par des orages intenses, " a déclaré Ken Bowman, Chercheur principal du DCOTSS de la Texas A&M University. "En mesurant directement le débit d'orage avec l'avion ER-2, nous pouvons apprendre comment ces tempêtes affectent la stratosphère d'aujourd'hui, et comment leurs impacts pourraient changer à mesure que l'atmosphère change dans les décennies à venir. »