Güneşin konumuna, günün saatine ve özelliklerine bağlı olarak Kuzey Kutbu’ndaki ince, yüksek sirrus bulutları ağırlıklı olarak ısınma etkisine sahiptir. Bununla birlikte, şimdiye kadar, yüksek enlemlerde neredeyse hiç doğrudan cirrus ölçümü yoktur ve iklim modelleri bunları yeterince dikkate almamaktadır. Temmuz 2021’de Alman araştırma uçağı HALO, Kuzey Avrupa ve Kuzey Kutbu’na doğru uçacak. Amaç, sirüs bulutlarının bu bölgenin özellikle kuvvetli ısınmasına olan katkısını daha iyi anlamaktır. Ayrıca 70 kişilik araştırma ekibi, yoğun olarak uğrak yeri olan Orta Avrupa’daki hava trafiğinin etkilerini de inceliyor. Araştırmacılar sirüs bulutlarının günün hangi saatinde mümkün olduğu kadar az ısındığını ve belirli hava koşullarında önlenip önlenemeyeceğini araştırıyorlar. Bu, gelecekteki iklim dostu uçuş planlaması için çok büyük bir değere sahip olabilir. CIRRUS-HL (Yüksek Enlemlerde CIRRUS) misyonuna dokuz atmosferik araştırma enstitüsü ve üniversite katılmaktadır. Başlangıç noktası, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin (DLR) Oberpfaffenhofen sahasıdır.
“Soğuk, yüksek buz bulutları, antropojenik kirleticiler ve hava trafiği tarafından değiştiriliyor. Misyonun bilimsel koordinatörü, DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü ve Mainz Üniversitesi’nden Prof. “Ayrıca, hava trafiğinin iklim üzerindeki etkisinin azaltılması çok güncel bir araştırma konusu. Nispeten kısa ömürleri nedeniyle, cirrus kontraillerini azaltmak ve bunlardan kaçınmak, hava yolculuğunu iklim dostu hale getirmek için umut verici bir yaklaşımdır.”
CIRRUS-HL kapsamında toplam yaklaşık 25 HALO uçuşu planlanıyor. DLR Uçuş Deneyleri tesisinden Andreas Minikin, “Uçuş rotaları, Spitsbergen ve Grönland yakınlarındaki diğer yerlerin yanı sıra Orta Avrupa, İspanya, İskandinavya ve İzlanda üzerinden sekiz ila 14 kilometre yükseklikte ilerliyor” diyor. Gulfstream G550 olan HALO’nun işletilmesinden sorumludur. Görev için uçak, bulutların ve iz izlerinin uzaktan algılanması için kapsamlı ölçüm araçları taşıyor. Bulutların ve kontraillerin içine uçarken, buz parçacıkları ve su damlacıkları yerleşik cihazlar tarafından yüksek hassasiyetle karakterize edilir. Aletler ayrıca atmosferik eser gazları ve aerosol partiküllerini de kaydeder. Araştırma uçuşları, buz bulutlarının uydu gözlemleri ve bilgisayar modelleriyle yapılan simülasyonlarla destekleniyor.
Contrail cirrus dalgaları
Contrails ve ortaya çıkan buz bulutları, hava trafiğinin neden olduğu iklim zorlamasına, havacılığın başlangıcından bu yana CO₂ emisyonlarından daha fazla katkıda bulunuyor. Uçak motorları, diğer şeylerin yanı sıra kurum parçacıkları yayar. Bunlar, anında buz kristallerine dönüşen ve gökyüzünde iz olarak görünür hale gelen küçük aşırı soğutulmuş su damlacıkları için yoğunlaşma çekirdeği görevi görür. İzlerin buz kristalleri, yaklaşık 8 ila 12 kilometre yükseklikte nemli ve soğuk koşullarda birkaç saat kalabilir.
Mevcut görevde, araştırmacılar, Dünya’nın termal radyasyonunun ne kadarının atmosferde kontrail cirrus tarafından tutulduğunu ve ne kadar güneş radyasyonunun uzaya geri yansıdığını ölçüyorlar. Bilim adamları bundan yola çıkarak, güneş radyasyonunun yansıması yoluyla soğutma etkisinin günün hangi saatinde en yüksek olduğunu daha kesin olarak belirlemek istiyorlar. Ayrıca kontra çizgilerin özellikle güçlü olduğu hava koşullarını daha kesin olarak anlamak istiyorlar. Son araştırmalar, kontraillerin iklim zorlamasının yaklaşık yüzde 80’inden yalnızca az sayıda uçuş yolunun sorumlu olduğunu göstermiştir. HALO ölçümlerinin amacı, bu tür rotaların tahminini iyileştirmektir. Gelecekte, bu, ya iz oluşumunu önleyen ya da yalnızca soğutma etkisi baskınsa bunlara izin veren iklim dostu uçuş rotalarının planlanmasına yardımcı olacaktır.
Arktik sirüs
Kuzey Kutbu’nun yüksek enlemlerinde, doğal buz bulutlarının öncelikle güneşin düz konumundan dolayı ısınma etkisi vardır. Dünyanın yüzeyinden gelen ısı radyasyonu, ısınan bir atkı gibi buz bulutları tarafından atmosferde tutulur. Seyrek nüfuslu Kuzey Kutbu’nda yüksek rakımlarda buz bulutlarını ölçmek zordur, bu nedenle bu bölgede çok az deneysel veri vardır. Voigt, “Bu bulutlarda hangi buz kristallerinin sayısını, boyutunu ve şeklini ölçeceğimizi merak ediyoruz” diye açıklıyor. “Buz kristallerinin özelliklerinin, ışınımsal zorlamaları üzerinde net bir etkisi var.” Görev sırasında, araştırmacılar küçük sütunlardan, trombositlerden ve diğer daha karmaşık buz kristallerinden oluşan bir “hayvanat bahçesi” tespit ettiler.
Küçük buz kristalleri – büyük iklim etkisi
Bir önceki görev olan ML-CIRRUS (Orta Enlem CIRRUS), doğal sirrus bulutlarının buz kristallerinin yaklaşık 100 mikrometre boyutunda olduğunu ve kontrail sirrus bulutlarındaki buz kristallerinden (2-10 mikrometre) on kat daha büyük olduğunu zaten göstermişti. Aynı buzlu su içeriğine sahip doğal sirüs bulutlarına kıyasla, kontra cirrus bulutlarındaki buz kristallerinin sayısı ve dolayısıyla iklimsel etkileri önemli ölçüde daha yüksektir. Araştırmacılar artık kontrailler ve doğal cirrus bulutları arasındaki parçacık şekillerinde farklılıklar bekliyorlar.
CIRRUS-HL: Birçok araştırma enstitüsünün ortak misyonu
CIRRUS-HL, Leipzig, Mainz ve Münih üniversiteleri, Max-Planck Kimya Enstitüsü ile HALO (SPP 1294) için altyapı öncelik programı kapsamında Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından orantılı olarak finanse edilmektedir. (MPI-C), Jülich Araştırma Merkezi (FZJ), Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Leibniz Troposferik Araştırma Enstitüsü (TROPOS). Hedefli hava durumu tahminleri, Zürih’teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH) tarafından geliştirilmektedir. Mevcut CIRRUS-HL misyonunun sonuçlarının 2022’de alınması bekleniyor.
“Soğuk, yüksek buz bulutları, antropojenik kirleticiler ve hava trafiği tarafından değiştiriliyor. Misyonun bilimsel koordinatörü, DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü ve Mainz Üniversitesi’nden Prof. “Ayrıca, hava trafiğinin iklim üzerindeki etkisinin azaltılması çok güncel bir araştırma konusu. Nispeten kısa ömürleri nedeniyle, cirrus kontraillerini azaltmak ve bunlardan kaçınmak, hava yolculuğunu iklim dostu hale getirmek için umut verici bir yaklaşımdır.”
CIRRUS-HL kapsamında toplam yaklaşık 25 HALO uçuşu planlanıyor. DLR Uçuş Deneyleri tesisinden Andreas Minikin, “Uçuş rotaları, Spitsbergen ve Grönland yakınlarındaki diğer yerlerin yanı sıra Orta Avrupa, İspanya, İskandinavya ve İzlanda üzerinden sekiz ila 14 kilometre yükseklikte ilerliyor” diyor. Gulfstream G550 olan HALO’nun işletilmesinden sorumludur. Görev için uçak, bulutların ve iz izlerinin uzaktan algılanması için kapsamlı ölçüm araçları taşıyor. Bulutların ve kontraillerin içine uçarken, buz parçacıkları ve su damlacıkları yerleşik cihazlar tarafından yüksek hassasiyetle karakterize edilir. Aletler ayrıca atmosferik eser gazları ve aerosol partiküllerini de kaydeder. Araştırma uçuşları, buz bulutlarının uydu gözlemleri ve bilgisayar modelleriyle yapılan simülasyonlarla destekleniyor.
Contrail cirrus dalgaları
Contrails ve ortaya çıkan buz bulutları, hava trafiğinin neden olduğu iklim zorlamasına, havacılığın başlangıcından bu yana CO₂ emisyonlarından daha fazla katkıda bulunuyor. Uçak motorları, diğer şeylerin yanı sıra kurum parçacıkları yayar. Bunlar, anında buz kristallerine dönüşen ve gökyüzünde iz olarak görünür hale gelen küçük aşırı soğutulmuş su damlacıkları için yoğunlaşma çekirdeği görevi görür. İzlerin buz kristalleri, yaklaşık 8 ila 12 kilometre yükseklikte nemli ve soğuk koşullarda birkaç saat kalabilir.
Mevcut görevde, araştırmacılar, Dünya’nın termal radyasyonunun ne kadarının atmosferde kontrail cirrus tarafından tutulduğunu ve ne kadar güneş radyasyonunun uzaya geri yansıdığını ölçüyorlar. Bilim adamları bundan yola çıkarak, güneş radyasyonunun yansıması yoluyla soğutma etkisinin günün hangi saatinde en yüksek olduğunu daha kesin olarak belirlemek istiyorlar. Ayrıca kontra çizgilerin özellikle güçlü olduğu hava koşullarını daha kesin olarak anlamak istiyorlar. Son araştırmalar, kontraillerin iklim zorlamasının yaklaşık yüzde 80’inden yalnızca az sayıda uçuş yolunun sorumlu olduğunu göstermiştir. HALO ölçümlerinin amacı, bu tür rotaların tahminini iyileştirmektir. Gelecekte, bu, ya iz oluşumunu önleyen ya da yalnızca soğutma etkisi baskınsa bunlara izin veren iklim dostu uçuş rotalarının planlanmasına yardımcı olacaktır.
Arktik sirüs
Kuzey Kutbu’nun yüksek enlemlerinde, doğal buz bulutlarının öncelikle güneşin düz konumundan dolayı ısınma etkisi vardır. Dünyanın yüzeyinden gelen ısı radyasyonu, ısınan bir atkı gibi buz bulutları tarafından atmosferde tutulur. Seyrek nüfuslu Kuzey Kutbu’nda yüksek rakımlarda buz bulutlarını ölçmek zordur, bu nedenle bu bölgede çok az deneysel veri vardır. Voigt, “Bu bulutlarda hangi buz kristallerinin sayısını, boyutunu ve şeklini ölçeceğimizi merak ediyoruz” diye açıklıyor. “Buz kristallerinin özelliklerinin, ışınımsal zorlamaları üzerinde net bir etkisi var.” Görev sırasında, araştırmacılar küçük sütunlardan, trombositlerden ve diğer daha karmaşık buz kristallerinden oluşan bir “hayvanat bahçesi” tespit ettiler.
Küçük buz kristalleri – büyük iklim etkisi
Bir önceki görev olan ML-CIRRUS (Orta Enlem CIRRUS), doğal sirrus bulutlarının buz kristallerinin yaklaşık 100 mikrometre boyutunda olduğunu ve kontrail sirrus bulutlarındaki buz kristallerinden (2-10 mikrometre) on kat daha büyük olduğunu zaten göstermişti. Aynı buzlu su içeriğine sahip doğal sirüs bulutlarına kıyasla, kontra cirrus bulutlarındaki buz kristallerinin sayısı ve dolayısıyla iklimsel etkileri önemli ölçüde daha yüksektir. Araştırmacılar artık kontrailler ve doğal cirrus bulutları arasındaki parçacık şekillerinde farklılıklar bekliyorlar.
CIRRUS-HL: Birçok araştırma enstitüsünün ortak misyonu
CIRRUS-HL, Leipzig, Mainz ve Münih üniversiteleri, Max-Planck Kimya Enstitüsü ile HALO (SPP 1294) için altyapı öncelik programı kapsamında Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından orantılı olarak finanse edilmektedir. (MPI-C), Jülich Araştırma Merkezi (FZJ), Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Leibniz Troposferik Araştırma Enstitüsü (TROPOS). Hedefli hava durumu tahminleri, Zürih’teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH) tarafından geliştirilmektedir. Mevcut CIRRUS-HL misyonunun sonuçlarının 2022’de alınması bekleniyor.