有助于预测气候变化的未经探测的大气区域

在距离地球表面约17公里的地方，第一层大气与第二层大气相遇。在称为对流层顶的边界处，对流层结束，平流层开始。横跨这个界面，在每一边大约5公里处，是一条被标记为“对流层上部/平流层下部”的大气层带——UTLS。

这片冰冷的灰尘和气体没有受到太多的压力。但是在它周围旋转的物质极大地影响着我们在地球上经历的气候，关于UTLS正在发生什么的好数据将为我们预测气候如何变化以及何时变化提供更精确的模型。然而，到目前为止，我们所知甚少。

布拉德利电气和计算机工程系教授斯科特·贝利（Scott Bailey）说：“很难相信，这确实是大气中一个未经探测的区域。”。“这对预测气候变化至关重要。”

控制气候变化已成为拜登政府经济和公共政策方针的核心支柱；清洁能源计划、排放上限和其他以气候为重点的条款在国会目前正在审议的法案中占了数十亿美元的开支。

有效的缓解措施需要准确的预测，Bailey解释道，他同时也是项目总监Space@VT，该大学的空间科学和工程研究中心。

“想象你是一个沿海大城市的市长，”他说。“你知道在未来50年里，海平面将上升并导致洪水，那么你该怎么办？你需要加固海滩吗？你需要更新建筑规范以应对更猛烈的风暴吗？你需要开始真正地将城市向内陆移动吗？什么时候？这是一个20年的问题还是一个40年的问题？你要全国海岸上的每个城市都有这些问题。”

关于气候变化的基本说法是，温室气体会蓄热、升高温度并引发极端天气事件。

贝利说：“但故事还有很多，”他解释说，人类活动实际上促成了两个相互竞争的过程。变暖是其中之一，但另一个不那么直观的因素是冷却：悬浮在大气中的气溶胶就像一个隔热罩，将入射的阳光散射回太空，并降低温度。（这就是2010年代全球变暖明显停止的原因。）

这些气溶胶中有许多是以某种方式人为造成的，而UTL（温度和气压为它们的积累创造了有利条件）是许多戏剧性事件的发生地。研究人员知道其中一些化合物是什么，但对它们的相对丰度或它们如何随时间变化知之甚少。贝利与遍布全国的研究机构的合作者组成了一支强大的团队，他制定了一项计划，最终可能会对这一神秘的大气层区域有所了解。

他们的计划包括一支由六颗小卫星组成的舰队，每颗卫星的大小都和野餐冷却器差不多，它们的轨道不在UTLS内，而是在UTLS上方数百公里处。

该项目的技术核心是卫星的货物。每一个都将携带独特的传感器，由总部位于新港新闻的GATS公司构思，并由海军研究实验室的遥感部门开发，用于测量在精确波长下吸收多少太阳光。每个轨道两次，当每颗卫星都处于正确的位置，通过UTLS向下窥视太阳时，传感器将捕获通过UTLS气溶胶过滤的太阳光。由此产生的吸收模式将起到化学指纹的作用，该团队可以使用化学指纹识别这些气溶胶的成分，并以比以往更高的分辨率和精度跟踪它们随时间的变化。

贝利说：“这台仪器的独特之处在于，它可以在非常窄的高度增量内恢复大气特性。”。

大多数大气传感器可以确定他们测量的高度在5公里左右。在厚度只有10公里的UTLS中，这种分辨率实际上是无用的。贝利团队将使用的传感器可以将高度精确到不足一公里的范围内，从而最终开始识别这些化合物的来源和传播方式。

UTLS中漂浮的气溶胶起源于地球。它们来自海盐、生物材料、野火灰柱、工厂烟囱喷出的烟雾以及火山灰，这些都是由风暴、气流和其他湍流向上搅动进入大气的。

一定量的气溶胶会自然地过滤到UTL中。但是人类活动已经向大气中注入了足够的热量，从而打破了热量进出的平衡。

贝利说：“我们以无法预测的方式扰乱了大气，看到了我们难以理解的变化。”。“例如，如果有一天你看到野火产生的污染，你想跟踪它随时间的移动。你需要一个详细的轮廓来完成这项工作，这就是这个仪器所能做的。”

2017年，该团队从美国宇航局获得400万美元的资助，开发了该仪器的工作原型。现在，他们正在申请更大的资金注入，这将需要建立真实世界的版本，并将其送入太空。

如果他们成功了，从这些卫星返回的数据将有助于连接人类行为和气候变化之间的点，填补我们需要建立可靠气候模型的图像中缺失的部分。

Bailey说：“当温度达到一定温度时，温度会升高多少是至关重要的，而且仍然存在很大的误差条。”。“没有这项任务，我们无法到达那里。这不是一小步，这是一大步。”