Interakcje aerozol-chmury

Do prognozowania tego zjawiska naukowcy muszą lepiej rozumieć interakcje między klimatem, biosferą, ekosystemami a działalnością człowieka. Przede wszystkim interakcje aerozol-chmury nie są dokładnie zbadane, co pozostawia lukę utrudniającą klimatologom zrozumienie systemów klimatycznych.

W ramach inicjatywy TRANS-ACCLAIM (Tropical rainforest-atmosphere interactions: Achieving a coupled cloud-aerosol interactions model), finansowanej przez UE, opracowano model do charakterystyki, jak aerozole wpływają na powstawanie chmur nad Amazonią.

Aerozole to drobne cząstki stałe lub ciekłe kropelki zawieszone w powietrzu lub innym gazie. W środowiskach tropikalnych, jak Amazonia, aerozole produkowane są na różne sposoby w zależności od sezonu.

W "czystej" porze wilgotnej aerozole powstają głównie z gazów organicznych produkowanych przez organizmy. Z kolei w "zanieczyszczonej" porze suchej spalanie biomasy uwalnia aerozole bezpośrednio do atmosfery.

Zespół TRANS-ACCLAIM zbudował model zwany CRM-ORG (Cloud Resolving Model with Organics) do symulacji sposobu, w jaki powstaje i ewoluuje głęboko konwekcyjna chmura, wchodząc w interakcje z aerozolami atmosferycznymi.

Skupiając się na tym, jak tropikalne głęboko konwekcyjne chmury zmieniają skład aerozoli atmosferycznych, badacze dokonali modelowania różnych parametrów powstawania chmur. Obejmowały one procesy chemiczne stojące za powstawaniem kropelek chmur poprzez skraplanie pary wodnej na cząstkach pochodzących od aerozoli (zarodkowanie) oraz uwalnianie aerozoli z zagęszczonych chmur.

Na podstawie modelu przewidziano, że kwas siarkowy, który jak sądzono odgrywał dominującą rolę w zarodkowaniu, nie tworzy cząsteczek w czystym sezonie w Amazonii. Model pokazał także, że aerozole mają bardzo niewielki wpływ na właściwości chmur przy niskich stężeniach.

Jednak przy niskich temperaturach i niskiej wilgotności aerozole organiczne stają się lepkie i zachowują jak substancje półstałe na dużych wysokościach.

Spostrzeżenia te dotyczące zależnych od temperatury mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie cząsteczek muszą zostać uwzględnione podczas projektowania wielkoskalowych modeli klimatu. Model CRM-ORG zespołu TRANS-ACCLAIM, w połączeniu z eksperymentami w kabinie smogu i badaniami w zakresie emisji, może zostać wykorzystany przez prawodawców do efektywnej regulacji aerozoli organicznych.