Le cycle de l'eau décrit comment l'eau s'évapore de la surface de la terre, monte dans l'atmosphère, se refroidit et se condense en pluie ou en neige dans les nuages, et retombe à la surface sous forme de précipitations. Crédit :NASA
Le météorologue du Laboratoire de recherche naval américain Jeffrey Reid est à l'avant-garde de la recherche sur le rôle des particules d'aérosol, et les relations entre les particules avec la météorologie de mousson, nuages et le rayonnement solaire.
Les particules d'aérosol flottant dans l'environnement recèlent de grands mystères pour les scientifiques du monde entier. Les particules varient en taille de faisceaux de molécules (10 nm) à un grain de sable, et sont capables de surfer dans les airs sur des milliers de kilomètres. Petits et apparemment insignifiants en eux-mêmes, les particules voyagent comme des essaims inanimés, influencer le temps et le climat de la terre d'une manière que les scientifiques ne comprennent pas encore complètement.
Reid a été le scientifique de la mission pour la campagne internationale sur le terrain, Le nuage, Expérience aux Philippines sur les processus d'aérosols et de mousson (CAMP2Ex), la plus grande campagne de terrain aéroportée à ce jour en Asie du Sud-Est maritime. La campagne lancée par la NASA a étudié le temps tropical et les aérosols dans la région de l'Asie du Sud-Est l'année dernière d'août à octobre.
En tant que scientifique de la mission, Reid était responsable de la gestion des opérations quotidiennes des équipes scientifiques et de vol. Ses efforts ont permis à l'équipe de plus de 150 scientifiques de collecter des données de manière efficace et sûre malgré des conditions météorologiques extrêmes et des caractéristiques géophysiques difficiles.
CAMP2Ex était un partenariat avec la NASA, LNR, l'Observatoire de Manille, l'atmosphère philippine, Administration des services géophysiques et astronomiques (PAGASA), et divers organismes universitaires. Les chercheurs de la campagne ont cherché à collecter des données pour répondre à trois questions clés :
Les scientifiques philippins se sont particulièrement intéressés aux ramifications de la météorologie de la mousson sur l'hydrologie régionale, l'océanographie et la qualité de l'air.
Avec ses caractéristiques géologiques uniques et ses conditions météorologiques extrêmes annuelles, l'archipel des Philippines est un endroit idéal pour les scientifiques pour mener cette recherche. Assis à cheval sur la ceinture des typhons du Pacifique, 20 à 21 tempêtes cycloniques affectent les Philippines chaque année, et cinq à six de ces tempêtes frappent généralement le chapelet d'îles. Ces tempêtes ont des impacts locaux dévastateurs, mais font aussi partie intégrante de la météorologie de l'océan Indien à l'océan Pacifique.
"Être capable de prédire [les événements météorologiques majeurs] avec une plus grande précision et un plus grand délai présente des avantages évidents, dont le moindre n'est pas d'assurer la sécurité des personnes, " dit Hal Maring, Scientifique du programme NASA CAMP2Ex.
"Nous voulons mieux comprendre comment les particules d'aérosol produites par la biomasse affectent directement et indirectement le bilan radiatif de la Terre, et comment ils interagissent avec les nuages par rapport aux précipitations, " a-t-il dit. " Si nous allons faire des prévisions climatiques avec une plus grande fidélité, ces processus doivent être compris."
Leurs recherches ont des implications internationales pour les prévisions météorologiques. Selon Reid, les informations recueillies aux Philippines pourraient être utilisées pour développer des modèles de prévision des événements météorologiques majeurs dans le monde, y compris ceux des États-Unis. Cette capacité s'avérerait précieuse pour la Marine, qui maintient une présence déployée vers l'avant constante.
Les cycles hydrologique et aérosol :comment un grain crée une tempête
Le cycle hydrologique, plus communément appelé « cycle de l'eau » est un processus continu d'évaporation et de précipitation. Selon Reid, les particules d'aérosol sont une partie importante de ce cycle, car ils servent de noyaux pour former des gouttelettes de nuages.
Les aérosols sont produits de diverses manières. Certains sont de la pollution d'origine humaine, comme les gaz d'échappement des voitures, la combustion de la biomasse et les émissions industrielles. D'autres se produisent naturellement, comme celles constituées de poussière du Sahara ou de sel de l'océan.
Chaque gouttelette de nuage a une particule en suspension dans l'air en son cœur, selon Reid. Cela signifie que le nombre de particules de pollution dans l'atmosphère change, il en va de même pour le nombre de gouttelettes de nuages, ainsi que pour leurs propriétés radiatives, combien de temps ils durent, et, finalement, précipitation.
"Des réactions chimiques se produisent dans ces gouttelettes de nuages, " a-t-il dit. " Donc la rétroaction entre les émissions, photochimie, [affecter] la façon dont les nuages sont modifiés et la façon dont les nuages modifient ces particules d'aérosol est complexe. Nous connaissons à peu près les types généraux de relations, mais nous ne connaissons pas les détails."
"Certaines particules tombent en pluie, et certains sont vidés en dehors du cloud. Ensuite, ils sont encore plus gros et plus efficaces pour produire des gouttelettes de nuage plus grosses et elles sont recyclées dans les nuages. Dans certains cas, les particules inhibent la précipitation. Dans d'autres, ils peuvent intensifier les tempêtes"
Collaboration internationale pour un pas en avant dans la prévision des événements météorologiques extrêmes
Une campagne de recherche de cette ampleur a nécessité une coordination poussée entre les gouvernements américain et philippin et son public, privé, et les organisations académiques. Pendant la campagne, l'un des objectifs de Reid était d'établir une collaboration entre les chercheurs et leurs homologues philippins.
Dans l'année précédant la campagne, Reid et son équipe de prévision météorologique et océanographique (METOC) ont travaillé avec les équipes de prévision et de vol pour s'entraîner à créer des prévisions pour la planification de vol. Au début de la campagne, les membres de l'équipe avaient de l'expérience dans la production de prévisions et de plans de vol à l'aide de données météorologiques réelles provenant des environs des Philippines.
"[Les prévisions] nous ont fourni des plans prototypes légitimes à partager avec les Philippines pour faciliter l'obtention de l'autorisation diplomatique ainsi que l'autorisation de base et de survol, " dit Maring.
Pendant la campagne, Reid, Maring et des membres du METOC et des équipes de vol se sont rencontrés tôt le matin pour déterminer les meilleurs emplacements pour piloter le P-3 Orion et le SPEC Learjet de la NASA pour la collecte de données. La préparation des vols scientifiques a pris des heures.
"L'équipe au sol a préparé l'avion, et nous doublerions et triplerions la météorologie, et revérifier les plans de vol, " a déclaré Maring. " Certains instruments ont mis des heures à se réchauffer. "
Selon Marring, leurs collègues philippins ont dirigé la partie qualité de l'air de l'étude, utiliser les instruments du P-3 pour caractériser la qualité de l'air, y compris les particules en suspension.
« Nous avons pu obtenir un vol dédié uniquement à la collecte de données sur la qualité de l'air dans et autour du Manilla Megaplex, qui comprenait des mesures au près et au portant, " a déclaré Maring. "Nous avons pu faire des mesures près de la surface, (environ) 350 pieds à plus de 20, 000 pieds."
Les conditions de mission étaient parfaites pour ce genre d'étude, selon Reid, fournissant la grande variété d'environnements que l'équipe scientifique recherchait. Les chercheurs ont observé des panaches de fumée massifs de Bornéo avec une pollution de mégapole aux côtés de masses d'air vierges et de cyclones tropicaux en développement.
Pendant ce temps, des chercheurs de l'Office of Naval Research recueillaient également des données climatiques à partir de leur navire de recherche Sally Ride au large des côtes des Philippines. Au cours des cinq dernières années, l'ONR et ses collaborateurs ont surveillé l'impact de la météo régionale sur la météo à travers le monde dans le cadre du programme PISTON (Propagation of Intra-Seasonal Tropical OscillatioNs).
"L'Asie du Sud-Est est une marmite bouillante pour l'évaporation et la convection, " a déclaré Reid. " La vapeur d'eau pénètre dans l'atmosphère en Asie du Sud-Est et peut éventuellement se frayer un chemin jusqu'aux États-Unis. Nous pouvons transmettre les informations recueillies ici à une mission comme PISTON qui prend les données et examine le transport à longue distance et la météo dans tout l'océan Pacifique. À la fois, Les efforts d'observation et de modélisation PISTON soutiennent l'analyse CAMP2Ex. Finalement, la science des deux missions est étroitement liée."
Des chercheurs, cependant, il faudra attendre les résultats.
"La région est tellement compliquée que nous allons analyser les données pendant au moins cinq ans, " a déclaré Reid. "En fin de compte, nous pensons que ces données résisteront à l'épreuve du temps."
