В доиндустриальной атмосфере было больше частиц и ярких облаков, чем мы думали ранее. Это последнее нахождение эксперимента CLOUD, сотрудничество между учеными 80 в лаборатории физики частиц CERN под Женевой. Это меняет наше понимание того, что было в атмосфере, прежде чем люди начали добавлять загрязнение - и что это может повториться в будущем.

Большинство облачных капель нужно крошечным воздушно-капельным частицам, чтобы действовать как «семена» для их формирования и роста. Если облако имеет больше этих семян и, следовательно, больше капель, оно будет ярче и отражать больше солнечного света от поверхности Земли. Это, в свою очередь, может охладить климат. Поэтому понимание количества и размера частиц в атмосфере жизненно важно для прогнозирования не только того, насколько яркими и отражающими облака планеты, но и какие будут глобальные температуры.

Сегодня около половины этих частиц поступают из природных источников. Это включает пыль с земли, вулканы, лесные пожары, которые делают сажу, или морской спрей, который испаряется в воздухе, оставляя позади крошечные характеристики соли в атмосфере.

Многие воздушно-капельные частицы также являются результатом сжигания ископаемого топлива. Это приводит к образованию сажи, но также и газообразного диоксида серы, который превращается в серную кислоту в атмосферу. Помимо кислотных дождей, молекулы серной кислоты могут склеиваться и превращаться в частицы, Другие молекулы, подобные аммиак часто помогают склеить молекулы серной кислоты вместе, и в целом этот процесс образует около половины частиц посевного облака в современной атмосфере.

Ассоциация CLOUD эксперимент в ЦЕРН также недавно обнаружил, что газы, выделяемые деревьями могут склеиваться, чтобы создавать новые семена для облаков в атмосфере - без какой-либо помощи от других загрязняющих веществ, как это считалось ранее. Ученые считали, что семена облаков нуждаются в серной кислоте (часто смешанной с другими соединениями) или молекулах йода, чтобы слипаться, чтобы инициировать процесс.

В нашем новом последующем исследовании, опубликованном в PNAS, мы работали с другими учеными CLOUD, чтобы имитировать этот процесс в атмосфере. Наша работа предполагает, что даже сегодня деревья производят большую часть облачных семян над чистейшими лесистыми районами мира.

Моделирование атмосферы перед сжиганием ископаемого топлива началось всерьез и началась промышленная революция (в науке о климате, определяемой как год 1750) предсказать меньше частиц, чем сегодня. С меньшим количеством частиц чистые облака отразили бы меньшую энергию солнца и, возможно, контр-интуитивно, они выглядели бы немного более серыми.

Эксперимент CLOUD

Способность газов от деревьев (терпенов) производить частицы была впервые предложена в 1960 для объяснения голубые дымки видны над лесами в отдаленных районах. С тех пор многие лабораторные эксперименты терпены может помочь сформировать новые частицы, но до недавнего времени считалось, что другие загрязняющие вещества, такие как серная кислота были необходимы.

Значительная часть последних достижений в этой области достигается благодаря эксперименту CLOUD: цилиндр из нержавеющей стали диаметром около трех метров и высотой три метра. Газы вводятся в цилиндр, где они реагируют так же, как и в атмосфере, а затем склеиваются друг с другом, образуя частицы. Современные приборы подсчитывают молекулы газа и частицы в камере. Мы изучаем, как количество новых частиц образуется каждую секунду, когда мы увеличиваем количество липких газов в цилиндре.

Что это значит для атмосферы?

В сегодняшней атмосфере вокруг нас так много серной кислоты, что трудно измерить, сколько еще что-то способствует образованию новых частиц и, таким образом, облакам. Однако наша новая симуляция с использованием результатов CLOUD показывает, что терпены были очень важны в более чистой атмосфере несколько сотен лет назад. Компьютерное моделирование предполагает, что оценки концентрации частиц в более чистой доиндустриальной атмосфере должны быть увеличены, в то время как наши оценки сегодняшних концентраций в основном не изменяются.

Трудно делать точные прогнозы на этом раннем этапе, поскольку не все сложные химические процессы понятны. Однако новые результаты могут быть важными, поскольку большее количество частиц в атмосфере означает более отражающие облака и более прохладный климат.

Загрязнение, связанное с изменением климата

За прошедшее столетие охлаждение из-за увеличения количества частиц в атмосфере компенсировало или замаскировало некоторые из потепления из-за увеличения уровней углекислого газа. Наши симуляции предполагают, что это дополнительное охлаждение могло быть не таким сильным, как считалось ранее.

В последнее время были проблемы что, коллективно улучшая качество воздуха во всем мире, уменьшая количество частиц в атмосферу, мы также уменьшаем способность частиц действовать как семена облаков и обладать охлаждающим эффектом.

Хотя наши симуляции остаются довольно неопределенными, потенциальная важность этого нового процесса предполагает, что, поскольку мы уменьшаем загрязнение от сжигания и других источников, природные соединения могут снова стать более важными. Помогая заменять облачные семена от загрязнения воздуха, деревья могут помочь нам ограничить глобальные повышения температуры.

Об авторе

Хэмиш Гордон, научный сотрудник по науке об амосфере, Университет Лидса

Кот Скотт, научный сотрудник в области атмосферных наук, Университет Лидса

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon