Measurement of Atmospheric He/N2 (Helium to Nitrogen) Ratio as a Tracer of Stratospheric-Tropospheric Exchange

测量大气 He/N2(氦气与氮气)比率作为平流层-对流层交换的示踪剂

基本信息

项目摘要

This project supports the development of new instrumentation to measure very precisely the ratio of the concentration of helium (He) to nitrogen (N2) in the atmosphere. Measurements of this ratio will be used to evaluate the exchange of atmospheric constituents between the stratosphere (the layer of the atmosphere just above the troposphere) and the troposphere, the lowest portion of the atmosphere closest to the Earth's surface. Better understanding of stratospheric-tropospheric exchange (STE) is important for increasing general knowledge about the atmosphere and improving models that predict weather and climate.The newly developed instrumentation will be used to: (1) measure long-term trends in He/N2 as recorded in the Scripps Institute of Oceanography archive of high pressure gas cylinders of air that extends back to the 1970s; (2) conduct real-time measurements of He/N2 for a period spanning one year at La Jolla, where stratospheric influences are expected in association with Santa Anna wind events; and (3) test new methods to allow He/N2 ratios to be measured in flask samples. Modeling studies will be used to assess the expected stratospheric influences on the He/N2 ratio. This project is expected to provide the first estimates of seasonal and synoptic variations in the He/N2 ratio. This effort will also improve the ability of Ar/N2 measurements to serve as a constraint on ocean warming. The new technique will be used to advance the understanding of stratospheric circulation and the resulting implications for tropospheric chemistry, and ultimately, by assessing the sources of these compounds, to attain a better understanding of the effects of human activities on the atmosphere.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目支持开发新仪器,以非常准确地测量氦气浓度(HE)与氮(N2)在大气中的比率。该比率的测量值将用于评估平流层(大气层在对流层上方的大气层)和对流层之间的大气成分的交换,这是最接近地球表面的大气的最低部分。更好地了解平流层 - 对流层交换(Ste)对于增加有关大气的一般知识和改善预测天气和气候的模型至关重要。新开发的仪器将用于:(1)衡量Scripps海洋学档案中记录的HE/N2的长期趋势,这些趋势是海洋学档案馆的高压气旋风,该空气的高压气chits延伸到1970年代; (2)在拉霍亚(La Jolla)进行一年的一年的HE/N2进行实时测量,预计平流层影响与圣安娜风事件相关; (3)测试新方法,以允许在烧瓶样品中测量He/N2比率。建模研究将用于评估对HE/N2比率的预期平流层影响。预计该项目将提供HE/N2比例的季节性和天气变化的首次估计。这项工作还将提高AR/N2测量的能力,以作为对海洋变暖的限制。新技术将用于提高对平流层循环的理解以及对对流层化学的影响,并最终通过评估这些化合物的来源,以更好地理解人类活动对大气的影响的更好理解。该奖项反映了NSF的法定任务,反映了通过使用基金会和广泛的评估来进行评估,并通过评估了支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
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Increasing atmospheric helium due to fossil fuel exploitation
由于化石燃料的开采,大气中的氦气不断增加
  • DOI:
    10.1038/s41561-022-00932-3
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.3
  • 作者:
    Birner, Benjamin;Severinghaus, Jeffrey;Paplawsky, Bill;Keeling, Ralph F.
  • 通讯作者:
    Keeling, Ralph F.
A method for resolving changes in atmospheric He ∕ N<sub>2</sub> as an indicator of fossil fuel extraction and stratospheric circulation
一种解决大气 He-N<sub>2</sub> 变化的方法,作为化石燃料提取和平流层环流的指标
  • DOI:
    10.5194/amt-14-2515-2021
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Birner, Benjamin;Paplawsky, William;Severinghaus, Jeffrey;Keeling, Ralph F.
  • 通讯作者:
    Keeling, Ralph F.
Short-term variability of atmospheric helium revealed through a cryo-enrichment method
通过低温浓缩方法揭示大气氦的短期变化
  • DOI:
    10.5194/amt-16-1551-2023
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Birner, Benjamin;Morgan, Eric;Keeling, Ralph F.
  • 通讯作者:
    Keeling, Ralph F.
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