Rola aerozoli w klimacie

Aerozole to małe cząsteczki zawieszone w powietrzu, będące dziełem natury lub człowieka. Odgrywają one ważną rolę w zmianie klimatu, ale nie jest ona dokładnie znana.

Problem ten należy do międzynarodowych priorytetów badawczych, a jego zbadaniem zajęli się uczestnicy dwuletniego projektu AEROMAP, finansowanego ze środków UE. Najważniejsze pytanie dotyczyło różnic w ilości i składzie aerozoli na całym globie oraz na przestrzeni czasu, a do uzyskania odpowiedzi na nie zespół wykorzystał codzienne obrazy satelitarne całej Ziemi. Celem było podzielenie planety na obszary odpowiadające różnym typom aerozoli oraz pokazanie rozmieszczenia cząsteczek o różnym rozmiarze w atmosferze.

Dodatkowo zespół zbadał możliwość prowadzenia globalnego monitoringu aerozoli w czasie rzeczywistym. Analizowano też możliwość stworzenia wskaźnika jakości powietrza pozwalającego na ocenę zagrożeń klimatycznych i ostrzeganie o wpływie aerozoli. Realizacja projektu zakończyła się na początku 2014 r.

W ramach AEROMAP opracowano i przetestowano nowe narzędzia do eksploracji danych, wykorzystujące analizę klastrową i sieci neuronowe. Narzędzia te przekształcają dane satelitarne w informacje o właściwościach mikrofizycznych aerozoli zgodnie z różnymi rodzajami aerozoli rozmieszczonymi w różnych obszarach globu. Wykonywane niemal codziennie mapy umożliwiają monitorowanie i klasyfikację aerozoli w miarę ich przemieszczania się nad powierzchnią Ziemi.

Jeśli chodzi o studia wykonalności, uczestnicy projektu AEROMAP ustalili, że średnie globalne rozmieszczenie aerozoli można podzielić na 10 odrębnych regionów, w których występują one w określonym składzie. W oparciu o modele sieci neuronowych przeanalizowano gromadzone codziennie przez osiem lat dane dla każdego z regionów. Modele przetestowano pod kątem zdolności do przedstawiania mikrofizyki aerozoli.

W efekcie uzyskano globalne mapy pokazujące rozmieszczenie aerozoli atmosferycznych o różnej wielkości, wykorzystywane do monitorowania ewolucji zdarzeń zachodzących w atmosferze. Wcześniej tego rodzaju obserwacje nie były możliwe, szczególnie na dużych niezamieszkanych obszarach, takich jak pustynie i oceany. W ramach badania stworzono także pierwsze, rejestrowane niemal codziennie mapy globalnej jakości powietrza opracowane na podstawie mikrofizyki aerozoli, a nie ich chemii. Zespół stworzył dwa wskaźniki pokazujące potencjalny wpływ aerozoli na zdrowie i widoczność.

Rezultatem badań są dwie prezentacje konferencyjne i cztery artykuły w czasopismach.

Projekt AEROMAP pozwolił na nowe spojrzenie na dynamikę aerozoli atmosferycznych, będących ważnym czynnikiem dla zmiany klimatu. Inicjatywa umożliwiła wykorzystanie danych satelitarnych do stworzenia globalnych map przedstawiających właściwości aerozoli i ich działanie.