Drobne cząstki w wysokich warstwach atmosfery dają wgląd w zmiany klimatyczne

Aerozole, drobne cząstki zawieszone w atmosferze, mają istotne znaczenie dla zmian klimatu. Jednak interakcje między aerozolami, pomimo swej doniosłej roli, nie są dobrze rozumiane.

Aby wypełnić tę lukę w wiedzy, zespół naukowców, z których część otrzymała finansowanie w ramach unijnego projektu A-LIFE, przeprowadził obserwacje aerozoli w górnej troposferze nad Niziną Amazonki. Wyniki ich prac zostały opublikowane w czasopiśmie „Atmospheric Chemistry and Physics”.

Energia emitowana przez Słońce w kierunku Ziemi nie dociera w całości do powierzchni planety. Część tej energii jest odbijana z powrotem w przestrzeń kosmiczną przez aerozole i powstające za ich sprawą chmury. Chociaż większość aerozoli odbija promienie słoneczne i powoduje chłodzenie ziemskiej atmosfery, niektóre z nich również je pochłaniają. Pył mineralny i czarny węgiel to dwa przykłady absorbujących aerozoli, których działanie podgrzewa atmosferę.

Prof. Bernadett Weinzier, główna badacz A-LIFE, wyjaśnia w wywiadzie zamieszczonym na stronie internetowej Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych: „Sadza jest drugim lub trzecim po CO2 czynnikiem przyczyniającym się do obecnego globalnego ocieplenia. Ze względu na krótki okres życia sadzy – liczony w tygodniach, w porównaniu do setek lat w przypadku CO2 – w celu ochrony klimatu proponuje się kontrolę jej emisji. Istnieją tu jednak duże niepewności i niewykluczone, że część absorpcji przypisywanej sadzy pochodzi z pyłu mineralnego, w szczególności występującego w mieszaninach”.

Obserwacje przeprowadzone nad Niziną Amazonki dostarczyły dalszych informacji na temat oddziaływań aerozoli w atmosferze. Naukowcy odkryli wysokie stężenia cząstek aerozoli w górnej troposferze, w niektórych rejonach wynoszące dziesiątki tysięcy na cm3. Natomiast średnie stężenie cząstek stałych w dolnej troposferze wynosiło 1650 na cm3.

Wysokie stężenie aerozoli w górnej troposferze tworzy rezerwuar cząstek stałych, które mogą przemieszczać się w dół do najniższej części troposfery, znanej jako planetarna warstwa graniczna (ang. planetary boundary layer, PBL). Ponieważ cząstki te mają długą żywotność w górnej troposferze, mogą przemieszczać się na duże odległości i wpływać na skład niższych warstw chmur, gdy ostatecznie przedostaną się do PBL. Górna troposfera może być zatem głównym źródłem troposferycznych cząstek aerozoli w rejonach, które nie są silnie narażone na aerozole wytwarzane przez człowieka lub aerozole naturalne.

Obserwacje naukowców ujawniają również ogromną różnicę pomiędzy dzisiejszą zanieczyszczoną atmosferą a atmosferą sprzed epoki przemysłowej. Stężenie aerozoli w czystej atmosferze sprzed epoki przemysłowej przypomina wyniki omawianego badania w Nizinie Amazonki: wysoki poziom aerozoli w górnej troposferze i niski poziom w dolnej troposferze. Jednakże w zanieczyszczonych regionach kontynentalnych stężenia aerozoli są na ogół znacznie wyższe na poziomie gruntu niż w górnej troposferze. W epoce, w której ludzie mają dominujący wpływ na klimat i środowisko naturalne, profil stężenia aerozoli został, jak twierdzą autorzy artykułu, „odwrócony do góry nogami”. Ma to znaczące konsekwencje dla ziemskiego klimatu. „Poprzez swój radiatywny i mikrofizyczny wpływ na dynamikę konwekcji aerozole mogą również zwiększać wilgotność w górnej troposferze, która odgrywa ważną rolę w budżecie promieniowania Ziemi, a także wpływać na potencjał nukleacji aerozoli w górnej troposferze, wytwarzając w ten sposób dodatkowy efekt sprzężenia zwrotnego”, podsumowują autorzy.

W ciągu najbliższych dwóch lat uczestnicy projektu A-LIFE (Absorbing aerosol layers in a changing climate: aging, lifetime and dynamics) będą dalej badać właściwości absorbujących aerozoli w celu zebrania nowych danych na temat ich wpływu na zmiany klimatu.

Więcej informacji:
strona internetowa projektu A-LIFE