एनएआरएल ने नासा के सहयोग से इन-सीटू अवलोकनों का उपयोग करते हुए उष्णकटिबंधीय ट्रोपोपॉज़ का अध्ययन किया

 राष्ट्रीय वायुमंडलीय अनुसंधान प्रयोगशाला का एरोसोल, विकिरण एवं अल्पमात्रिक गैस समूह (एआरटीजी)  वायुमंडलीय एरोसोल, अल्पमात्रिक गैस, विकिरण, बादलों और उनकी अन्योन्यक्रिया के अध्ययन में लगा हुआ है। एयरोसोल, वायु में निलंबित उप माइक्रोन आकार के कणों को कई तरह से मानव निर्मित और प्राकृतिक प्रक्रियाओं जैसे कि वाहन निकास, अपशिष्ट जलाने, पवन द्वारा उड़ाई धूल, ज्वालामुखी विस्फोट आदि से जनित होता है। ये एयरोसोल पहले अधिकतर पृथ्वी के वायुमंडल की सतह से कुछ किलोमीटर तक सीमित रहते हैं । ज्वालामुखी विस्फोट जैसे एपिसोड के दौरान ही उन्हें ऊपरी क्षोभमंडल क्षेत्र और निम्न समतापमंडल (यूटीएलएस) में देखना स्वाभाविक है ।

हालांकि, हाल ही में दक्षिण एशिया पर उष्णकटिबंधीय ट्रोपोपॉज ऊंचाई (~ 16-17 किमी) में बने एक तीव्र एयरोसोल परत का उपग्रह अवलोकनों से खोज की गई है। गर्मी के महीनों में इस क्षेत्र में अत्यधिक संवहनी गतिविधि के कारण इन प्रदूषक गैसों के बढ़ने और एरोसोल का परिणाम यूटीएलएस की ऊंचाई तक पहुंचने का परिणाम है। समतापमंडल में प्रवेश करने पर ये प्रदूषक वहां लंबी अवधि के लिए रहते हैं और पृथ्वी के ऊर्जा बजट को प्रभावित कर सकते हैं, विषम रसायन विज्ञान के माध्यम से समतापमंडल ओजोन और जलवायु परिवर्तन के कारण सिरस बादलों का निर्माण कर सकते हैं। प्रदूषण के बढ़ते रुझान को ध्यान में रखा जाना चाहिए क्योंकि ये अल्पमात्रिक गैसें और एरोसोल निचली समतापमंडल में ओजोन को प्रभावित कर सकते हैं और सिरस बादलों के विकिरण गुणों को व्यवस्थित कर सकते हैं। अब तक, प्रकृति में अपनी सहभागिता के कारण ऐसे एरोसोल परत को साबित करने का कोई प्रयास नहीं किया गया है।

एरोसोल परत में यह पता लगाने के लिए, नासा, संयुक्त राज्य अमेरिका से वायोमिंग और साइंस सिस्टम और एप्लीकेशन इंक विश्वविद्यालय और एनएआरएल के सहयोग से वैज्ञानिकों ने 2014 से एशियन ट्रोपोपॉज़ एरोसोल लेयर (एटीएएल) के गुब्बारा आधारित इन-सिटू माप अभियान को किया। नासा और इसरो के बीच क्रियान्वयन को लागू करने के तहत, यूटीएलएस क्षेत्र में एटीएएल को चिह्नित करने के लिए अभियान जुलाई-अगस्त 2017 में किया गया था। एटीएएल की बेहतर स्थिति प्रकृति, गठन और प्रभावों को समझने के लिए एशियाई ग्रीष्मकालीन मानसून के दौरान गुब्बारा क्षेत्र अभियान की श्रृंखला आयोजित की गई थी।

ओजोन, जल वाष्प और एरोसोल को मापने के लिए एनएआरएल, गदांकी से 6 छोटे गुब्बारे का प्रमोचन और 9 मध्यम से बड़े गुब्बारे का टीआईएफआर गुब्बारा सुविधा, हैदराबाद से प्रमोचन किया गया। अभियान अवधि के दौरान कई जमीन आधारित उपकरणों जैसे एमएसटी रडार, मी लिडार, सतह एरोसोल और अल्पमात्रिक गैस उपकरण का प्रचालन गदांकी से किया जा रहा है। गुब्बारे में उड़ने वाले उपकरणों में कोबैल्ड (कॉम्पैक्ट ऑप्टिकल बैकस्कैटर एरोसोल डिटेक्टर), सीएफएच (क्रायोजेनिक फ्रॉस्ट पॉइंट हिग्रोमीटर), ओजोनसोंडे (ओपीएसी) ऑप्टिकल कण काउंटर और इंपैक्टर/फिल्टर हैं। ओपीसी और इम्पेक्टर अपेक्षाकृत भारी उपकरण हैं जिनके लिए प्लास्टिक के गुब्बारे की आवश्यकता होती है। पेलोड का वजन 2 किलोग्राम से लेकर 30 किलोग्राम तक होता है, जिसमें कुल वजन 80 किलोग्राम होता है। सभी पेलोड को 100% सफलता दर से पुनर्प्राप्त किया गया था। नियंत्रित चढ़ाई दर के साथ इंपैक्टर का उपयोग करके कण का नमूना इस अभियान का मुख्य आकर्षण है।

इन मापों में एरोसोल परत की मौजूदगी की पुष्टि हुई है जो इस आंकड़े में दिखाए गए अनुसार एशियाई क्षेत्र के उपग्रह माप में देखी गई है। 16.5-18.5 किमी के निकट एरोसोल सांद्रण (आर> 0.075 माइक्रोन) की तीव्र वृद्धि देखी गई है। इस परत का अलग-अलग आकार वितरण है जो पृष्ठभूमि खनिज एयरोसोल धूल से विपरीत है जो वातावरण में स्वाभाविक रूप से मौजूद है। इस परत में 0.25 माइक्रोन से कम आकार के कण होते हैं और 90% वाष्पशील होते हैं। यह प्रतीत होता है कि एरोसोल यूटीएलएस क्षेत्र में अग्रदूत प्रदूषक गैसों से बनता है जो जमीन से संवहन के माध्यम से पहुंचाया जाता है। परत अधिकतर ठंडे बिंदु ट्रोपोपॉज़ से सम्बंधित है और संवहनी नमी से प्रभावित है जो कि प्रदूषक गैसों के परिवहन और यूटीएलएस क्षेत्र में नमी के क्षेत्र में मेसो-स्तरीय संचरण प्रणाली की भूमिका को दर्शाते हैं।

इस अभियान में एकत्र किए गए नमूने के प्रारंभिक रासायनिक विश्लेषण में नाइट्रेट की प्रमुख उपस्थिति को दर्शाया गया है, जो एक नई खोज है। भारत के उत्तरी भाग में वायु आच्छादन, विशेष रूप से एशियाई मॉनसून के दौरान बंगाल की खाड़ी के आसपास केंद्रित है, जो आम तौर पर जुलाई-अगस्त महीने के दौरान सक्रिय होता है जो एरोसोल के ऊर्ध्वाधर परिवहन के लिए मुख्य रूप से सक्रिय हैं और साथ ही अल्पमात्रिक गैसों का यूटीएलएस क्षेत्र में भारत के उत्तरी भागों से लंबी दूरी की परिवहन का पता लगता है।

हालांकि, अभियान के दौरान एकत्र किए गए सभी आंकड़ों के साथ अभी तक विस्तृत विश्लेषण किया जाना है। पृष्ठभूमि की स्थिति प्राप्त करने के लिए सर्दियों के महीनों के दौरान अतिरिक्त अभियान की योजना बनाई गई है। विभिन्न परिसंचरण पैटर्न और प्रदूषक स्रोत क्षेत्रों के परस्पर क्रिया से होने वाले अलग-अलग प्रदूषकों की उपस्थिति में यूटीएलएस क्षेत्र में एरोसोल परत को व्यापक रूप से चिह्नित करने के लिए कुछ विकिरणों (2020 तक) में कई अभियानों की आवश्यकता है और रेडियेशन बजट और ओजोन केमिस्ट्री पर इसके प्रभाव का अध्ययन करना है। इसके अतिरिक्त, यह अभियान नासा के क्लाउड-एरोसोल लिडार और इन्फ्रारेड पाथफाइंडर सैटेलाइट ऑब्सर्वेशन (कैलिपसो) उपग्रह और नासा के समतापमंडलीय एरोसोल और गैस प्रयोग(एसएजीई) III उपकरण से मापन को मान्य करने के लिए इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन पर बादल-एरोसोल ट्रांसपोर्ट सिस्टम (सीएटीएस) के साथ एरोसोल, वाष्प, और ओजोन के गुब्बारा-भारित माप का उपयोग करना चाहता है।

21-22 अगस्त, 2017 को टीआईएफआर गुब्बारा सुविधा, हैदराबाद से ज़ीरो प्रेशर फ्लाईट का प्रमोचन

21-22 अगस्त, 2017 को टीआईएफआर गुब्बारा सुविधा, हैदराबाद से ज़ीरो प्रेशर फ्लाईट का प्रमोचन

 940 nm पर बिखराव अनुपात का प्रोफाइल और रंग सूचकांक (Source: Jean-Paul Vernier/SSAI-NASA Langley)

940 nm पर बिखराव अनुपात का प्रोफाइल और रंग सूचकांक (Source: Jean-Paul Vernier/SSAI-NASA Langley)