Gully yıkayıcı. Ördek boğucu. Kurbağa boğucu. Koçanı yüzdürücü. Çim ıslatıcı. İsimleri ne olursa olsun, Ortabatı’da yaz, yüksek bulutların olduğu güçlü, ani fırtınaların olmadığı bir yaz değildir. Hindistan yarımadası muson mevsimiyle ünlü olsa da pek çok insanın bilmediği şey, Amerika Birleşik Devletleri’nin orta batısının da neredeyse aynı derecede güçlü bir muson mevsimi olduğudur.
Ortabatı musonları giderek artan bir şekilde gökyüzünün tavanını aşarak atmosferin tipik olarak bozulmamış bir katmanı olan stratosfere doğru ilerliyor ve batıdaki orman yangınlarından kaynaklanan yanan biyokütle ve aerosollerin ozon tabakası ve iklim için potansiyel olarak endişe verici sonuçlar doğurmasına neden oluyor.
Yeni araştırmalar, kirli deniz suyunun sızdığı bir teknenin gövdesindeki delik gibi, bu fırtınaların da alt atmosferden aerosollerin ve parçacıkların içeri girmesine izin verdiğini gösteriyor.
Araştırma, stratosferin uzak noktalarında ölçümler yapan yüksek irtifa araştırma uçağı kullanılarak NASA ile ortaklaşa gerçekleştirildi. Purdue Bilim Koleji’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde profesör olan Dan Cziczo, araştırma bilimcisi Xiaoli Shen ile birlikte ekibi yönetti.
Makale şu tarihte yayınlandı: Doğa Jeolojisi.
Cziczo, “Yaz aylarında, özellikle Orta Batı’da, orman yangınlarından dolayı tüm bu hava kalitesi uyarılarını alıyoruz çünkü iklim ısınıyor ve topraklar kuruyor.” dedi.
“Bu daha yaygın hale geliyor, ancak bunların hepsi gezegenin yüzeyine yakın, kaldığını düşündüğümüz yer. Bu araştırma uçağını atmosferin bir sonraki katmanı olan ve ayrı olması gereken stratosfere uçurduk. Stratosfer tabakalı anlamına gelir; ayrı olmalı. Ancak bulduğumuz şey şu ki, bu büyük orman yangını mevsimlerinde stratosferin alt kısmı bu biyokütle parçacıklarıyla dolu.”
Cennetin kasasında bir kira
Cziczo ve ekibi atmosferin mekaniğini, özellikle de bulutların ve fırtınaların nasıl, neden, ne zaman ve nerede oluştuğunu inceliyor. Sıcak, ıslak havanın Meksika Körfezi’nden yukarıya doğru hareket etmesi, Rocky Dağları’na çarpması ve şiddetli yaz fırtınaları ve yağmurları oluşturmasıyla özellikle ilgileniyorlar; tıpkı Hindistan’daki yaz musonunun sıcak, ıslak rüzgarların Himalayalar ile çarpışması sonucu oluşmasına benzer şekilde.
Büyük fırtınalar ve bulutlar genellikle atmosferin yere en yakın katmanı olan troposfer ile stratosfer arasındaki değişimi işaret eden basınç ve rüzgar katmanının ötesine genişleyemez; bu nedenle pek çok bulut düz tepeli tepeler veya mesalar gibi görünür.
Ancak bu her zaman doğru değildir. Bulut katmanını delip geçen bir titan gibi, fırtınanın tepesi de kontrol altına alınamayacak kadar güçlü hale gelebilir ve aşırı fırlayan tepe adı verilen bir oluşumla stratosfere doğru patlayabilir. Stratosferin barışçıl koruyucu katmanına fışkıran bir bulut çeşmesi, bir fırtına şofbenidir. Fışkırdıkça, yanında aerosol akımları ve kirleticiler, aerosoller ve yanan biyokütle dahil olmak üzere havadaki her şeyi de beraberinde getiriyor.
Dünya’nın atmosferi, gezegenimizi bir kar küresi gibi koruyan şeffaf baloncuktur. Stratosfer, güneş ışınımının çoğunu emen ve Dünya’nın bir Venüs serasına dönüşmesini engellemeye yardımcı olan tampon olan ozon tabakasının alanıdır.
Tipik olarak stratosfere ulaşan parçacıklar nadir, dünya çapında dikkate değer ve dramatik olaylardan (şiddetli volkanlar ve büyük meteorlar) gelir.
Bilim adamlarının bu çalışmada tespit ettiği saldırıların henüz gezegenin zırhındaki çatlaklar olduğu söylenemez. Ama mikro çatlaklar olabilirler. Ve bilim insanları bu değişikliklerin ne tür etkilere sahip olabileceğinden henüz emin değiller.
Cziczo, “Bu, birçok nedenden dolayı gerçekten büyük bir olay olabilir” dedi. “Öncelikle, uzun süredir stratosferin el değmemiş bir alan olduğunu varsayıyorduk. Ancak bu, değişen iklim nedeniyle insan etkilerinin stratosferin kimyasını ve ışınım yeteneğini etkileyebileceğini gösteriyor.
Bu parçacıklar güneş ışığıyla etkileşime girerek ısınabilir, stratosferi ısıtabilir. Bu, gezegen için hayati önem taşıyan istikrarını etkileyebilir.”
Sorun sadece yaz fırtınaları da değil. Bazen kontrol edilemeyen yangınlar o kadar büyür ki kendi havalarını yaratırlar; doğrudan pirokümülüs adı verilen kendi fırtına bulutlarını oluştururlar; o kadar güçlüdürler ki kendi yanan küllerini ve biyokütlelerini doğrudan ateşin üzerindeki stratosfere fırlatırlar. Cziczo, 2019 orman yangını sezonunda Avustralya’daki yangınlarda bunu gözlemlediklerini ancak fırtına mevsimi ısındıkça, kurudukça ve şiddet arttıkça bu etkinin daha da sıklaştığını belirtiyor.
Cziczo, “Bu stratosfer delinmesinin gerçekleşmesinin aslında iki yolu var” dedi. “Bu tek şiddetli yangın olabilir ama aynı zamanda stratosferi daha önce fark etmediğimiz bir şekilde sürekli rahatsız eden bir grup küçük yangın da olabilir.”
Yukarı ve uzaktaki vahşi maviliğe doğru
Stratosfer yüksek ve yalnız bir yerdir; genellikle yalnızca askeri uçakların, hava durumu ve araştırma balonlarının, yerde bulunan Concorde’un ve yukarı veya aşağı doğru giderken oradan geçen uzay araçlarının yanı sıra kırmızı hayaletler ve mavi jet şimşekleri gibi birkaç dikkate değer hava olaylarının alanıdır.
Bunu incelemek için NASA, Lockheed Martin U-2 uçağının Earth Resources 2 anlamına gelen ER-2 olarak adlandırılan bir versiyonunu üretti.
Düşman kuvvetleri ve kaynakları yerine aerosolleri, parçacıkları ve basınç, sıcaklık, nem ve rüzgardaki değişiklikleri tespit etmek üzere donatılan uçak, 300 millik etkili ufukla 70.000 feet (Dünya atmosferinin %95’inden daha yüksek) irtifalara ulaşabilir. (Karşılaştırıldığında, sıklıkla astronotların eğitilmesine ve düşük yerçekimli bilim deneylerinin yapılmasına yardımcı olan, “kusmuk kuyruklu yıldızlar” olarak da adlandırılan, yerçekimi azaltılmış uçaklar yalnızca yaklaşık 35.000 feet yüksekliğe ulaşır.)
Bu iki uçak Kaliforniya’daki NASA Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi’nde bulunuyordu ve Orta Batı’da fırtınalar oluyordu, bu da bir tanesinin geçici olarak Kansas’a transfer olmasına neden oldu.
Cziczo, “Bunun ilginç yanı ve herkesin bildiğinden emin olmadığım şeylerden biri de Kuzey Amerika’da muson olması” dedi.
“Çoğumuz Hint Yarımadası üzerindeki Asya musonunu duymuşuzdur; Himalayalar’a çarpan ve tüm bu yağmuru yağdıran güçlü fırtınalar. Orta Batı’da buna benzer bir şey var ve buna Kuzey Amerika musonu deniyor. Meksika Körfezi’nden gelen sıcak, ıslak hava geliyor ve Rocky Dağları’na asılı kalıyor.
“Orta Batı ve Great Plains bölgesi boyunca çok sayıda güçlü fırtınanın nedeni budur. Bu yüzden yaz boyunca Kansas’ta olmak istedik; tüm bu farklı sistemlere oradan ulaşabilirsiniz. Wisconsin, Illinois, Indiana, Yukarı Orta Batı, Great Plains ve her yere uçtuk. Hatta sanırım Teksas’a kadar ulaştık.”
1980’lerden bu yana aktif olan ER-2, hava kalitesi ve kimyadaki anlık değişiklikleri ölçecek donanıma sahip olup, Cziczo ve ekibinin stratosferdeki yaz fırtınalarının ve yangınların ayak izlerini takip etmesine olanak tanıyor.
Cziczo, “Bu çok gelişmiş araçları kullanarak, bunun sadece bir miktar troposferik havayı fırlatıp stratosfere koymadığımızı söyleyebildik” dedi.
“Bu parçacıklı maddeyi stratosfere koymak dinamikleri değiştirir; kimyayı değiştirir ve atmosferin o bölümünün çalışma şeklini değiştirir. Isıyı işleme biçimini değiştirir; onu daha hızlı ısıtır. Ve bizim endişelendiğimiz şey de bu. Asıl araştırmamız, anlamamız gereken şey bu. Ozon tabakasını kurtarmak için bu kadar zahmete girdik.”
