昨天，来自爱达荷州和怀俄明州大型野火的烟雾在美国各地蔓延，两架 NASA 飞机升空以调查烟羽的部分区域。
这两架飞机分别是 DC-8（一架改装的客机）和 ER-2（一架专用高空飞机，可在 45,000 英尺到 70,000 英尺之间飞行），是 NASA 为期数周的行动的一部分，旨在更好地了解污染如何影响气候。
这些飞机目前驻扎在休斯顿。周一，蒙大拿大学的大气化学家罗伯特·约克尔森乘坐 DC-8 飞机，对烟雾进行了采样。约克尔森正在努力了解更多关于野火烟雾如何影响气候的信息。
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“我们一直在努力做的是沿着烟雾飞回爱达荷州和怀俄明州，并尝试了解烟雾在多天尺度上的变化，”他说。
这只是 NASA 一项名为“排放、大气成分、云和气候耦合区域调查研究”（缩写为 SEAC4RS）任务中正在进行的科学研究的一部分。
该任务包括两架 NASA 飞机、一架私有的里尔喷气机和数百名人员。
一种鲜为人知的相互作用
正如约克尔森解释的那样，科学家们仍在努力了解云和烟雾如何相互作用。来自野火烟雾的黑碳产生变暖效应还是冷却效应，可能取决于它是在云层下方、与云层处于同一水平还是在云层上方。
借助多架飞机，研究人员能够同时在含有烟雾的云层下方和上方飞行。他们可以测量烟雾穿过云层时的变化。
“将云层想象成一个有入口和出口的盒子，入口和出口之间的差异是我们不太了解的，”约克尔森说。
这些飞行还允许 NASA 将他们在烟雾中飞行时测量的结果与地球观测卫星从远处测量的结果进行比较。
“这是一个强大的验证机会，”约克尔森说。“如果我们能够证明当卫星看到 X 时，实际发生的情况是 X 加上一些小的百分比，那么我们可以将此应用于我们每天对整个地球火灾的全球覆盖。”
在美国东南部，哈佛大学研究员、大气化学家丹尼尔·雅各布希望利用这些飞行来更好地了解气溶胶如何影响该地区的气候。
正如气候界的许多人所知，美国东南部并未经历该国其他大部分地区所经历的变暖。研究人员一直在努力了解这种“变暖空洞”背后的原因。
一种解释是，颗粒物污染反射了辐射，并使该地区免受温室气体的影响。但排放物污染并非南部气溶胶的唯一来源。
探测南部森林的排放
树木在那里很丰富，是许多有机气溶胶的天然来源。研究人员不确定污染在多大程度上影响这些有机气溶胶。他们正在努力了解，随着整体空气变得更加清洁，天然气溶胶可能会发生什么变化。
“污染在多大程度上导致了这些[有机]气溶胶的存在？在我看来，这似乎是一个非常重要的问题，”雅各布说。
明天，NASA 飞机将飞越密西西比州、阿拉巴马州和佐治亚州西部。虽然这些地区大多是松树林，排放贡献不大，但雅各布怀疑该地区森林下层的枫香树可能是重要的有机气溶胶贡献者。
“枫香树像黑帮一样排放碳氢化合物，”雅各布说。
当飞机返回休斯顿时，将收集奥扎克山脉的数据，那里的森林类型非常不同，主要是橡树，但也排放大量有机气溶胶，雅各布说。
科学家们希望收集数据的另一个领域是气溶胶如何通过风暴或对流输送到大气中。
对流可以将气体和气溶胶粒子抬升到大气高层，利用飞机测量这些粒子将有助于科学家更好地了解它们上升的高度及其在大气中的垂直结构，NASA 艾姆斯研究中心的科学家埃里克·詹森说。
努力填补气候模型中的空白
目前，全球气候模型并不能很好地表示这一过程，因此这应该有助于在未来改进这一点。
为了测量取决于天气的对流过程，科学家们必须灵活地决定飞行地点。飞机每隔一天飞行一次，当飞机在空中飞行时，一个团队会查看天气预报，以确定他们接下来应该飞往哪里。
但即使飞机在空中飞行，计划也可能会改变。来自飞机的数据会实时发送到地面，如果科学家认为飞机需要转移方向或升高或降低高度，他们可以通知飞行员。
“我们非常成功地实时更改飞行计划，以优化我们正在做的事情，”詹森说。“这有点像一种新的做事方式。”
这些飞行还将有助于测试和开发用于卫星的新仪器。这些仪器称为偏振计，利用反射光的测量来判断粒子是球形的还是有棱角的，从而提供有关粒子类型的线索。
理想情况下，配备激光雷达和偏振计的卫星可以让 NASA 比当前技术获得更多关于气溶胶的信息。
NASA 项目科学家哈尔·马林表示，休斯顿是飞行的良好基地，因为该地区一年中的这个时候有很多大气活动。
飞机将一直飞行到项目飞行小时预算用完为止，马林预计这将在 9 月中旬或月底左右。至于他们将飞往哪里，部分取决于天气和排放。
“[这]高度依赖于天气预报和我们称为化学预报的东西。我们有预测模型，可以最好地猜测未来几天空气中会存在什么化学物质，”马林说。
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