Art Sedlacek, om de știință în atmosferă în S.U.A. Laboratorul Național Brookhaven al Departamentului Energiei a depus eforturi extreme pentru a studia aerosolii - particule minuscule emise din fabrici, incendii forestiere, gaze de eșapament și uneori din surse naturale. A zburat cu avioane echipate cu echipamente de înaltă tehnologie prin pene de incendiu și peste ocean și a vizitat stații de pe tot globul pentru a observa aceste particule și a înțelege impactul lor potențial mare asupra climei. Dar înțelegerea oamenilor de știință cu privire la rolurile pe care aceste particule le joacă în echilibrul energetic al Pământului, ca să nu mai vorbim de înțelegerea publică a acestui impact, este încă în evoluție.

efect seră

Pentru unii oameni, termenul „aerosol” se referă la propulsorul dintr-o cutie de pulverizare - deoarece substanțe precum spray de păr și vopsea spray ies din acele cutii ca o ceață de particule mici. Dar, așa cum subliniază Sedlacek, "aerosolii sunt mult mai mult decât doar ceea ce conține spray-ul tău de păr".

Oamenii de știință definesc un aerosol ca o suspensie de particule din atmosferă. Au atât surse create de om, cât și surse naturale. De exemplu, explică Sedlacek, aerosolii se pot forma în mod natural atunci când pinii eliberează o substanță chimică numită alfa-pinen, un ulei care se condensează în particule care pot fi văzute suspendate ca o ceață - de exemplu, deasupra Munților Fumători (dându-le numele). Alte tipuri de particule de aerosoli se formează în timpul arderii sau a altor procese industriale din fabrici și motoare auto, de la arderea biomasei (cum ar fi copacii și perii) până la terenul liber pentru agricultură și chiar în focurile de gătit.

Scopul lui Sedlacek este să înțeleagă impactul pe care îl au aerosolii asupra sistemului climatic al Pământului.

"Gazele cu efect de seră precum dioxidul de carbon, metanul și oxidul de azot au un efect mare asupra climei, deoarece captează căldura din atmosferă și încălzesc planeta", a spus Sedlacek. "Cu toate acestea, când ne uităm la estimările noastre despre cât de multă încălzire ar trebui să vedem pe baza cantităților de gaze cu efect de seră din atmosferă, ceva este oprit. Încălzirea ar trebui să fie mai mare, ceea ce ne face să presupunem că altceva atenuează efectul a acestor gaze la încălzire. "

Cum compensează aerosolii încălzirea din gazele cu efect de seră

Ceea ce au determinat Sedlacek și alți oameni de știință de la Brookhaven și din alte părți ale comunității științei atmosferice este că aerosolii ajută la rezolvarea acestei discrepanțe. „Când luăm în considerare modul în care aerosolii interacționează cu energia radiantă solară primită - sursa dominantă de energie din sistemul climatic al Pământului - putem concilia încălzirea mai puțin decât era de așteptat a atmosferei noastre”.

Majoritatea aerosolilor din atmosferă dispersează doar lumina de la soare, trimitând o parte din energia radiantă a soarelui înapoi în spațiu și exercitând o influență de răcire asupra climatului Pământului. Alte particule de aerosoli, denumite „carbon negru” și „carbon maro” - create de obicei din incendii, procese industriale și gaze de eșapament - pot împrăștia și absorbi lumina de la soare. În funcție de amploarea acestor două procese, acești aerosoli de carbon negru și maro pot exercita o influență de încălzire sau o influență de răcire asupra atmosferei noastre. Gândiți-vă la ce se întâmplă când ieșiți afară într-o zi însorită purtând o cămașă neagră. Vă încălziți mult mai repede decât atunci când purtați o cămașă deschisă, deoarece negrul absoarbe lumina. Cu particulele de aerosoli care reflectă și absorb lumina, devine dificil să cuantificăm efectul net asupra sistemului climatic.

Cum influențează aerosolii formațiunile norilor

Un alt rol esențial al aerosolilor în sistemul climatic este capacitatea lor de a forma nori. Picăturile de nor se formează atunci când apa se condensează pe particule de aerosoli, explică Ernie Lewis, un alt om de știință din atmosfera de la Brookhaven Lab. Și norii pot exercita fie o încălzire, fie un efect de răcire asupra climei Pământului.

„Norii funcționează diferit față de gazele cu efect de seră din atmosferă”, a spus Lewis. "Dacă pun mai mult dioxid de carbon în atmosferă, va bloca căldura emisă de Pământ și o va prinde în atmosferă, ceea ce încălzește planeta. Dar, în timp ce norii absorb și o parte din căldura emisă de Pământ și încălzesc planeta, ei împrăștie, de asemenea, lumina primită de la soare înapoi în spațiu, răcind planeta. Deci, există două efecte concurente. "

Din cercetările lor, oamenii de știință din atmosferă au stabilit că efectele norilor și ale aerosolilor asupra sistemului climatic compensează încălzirea din gazele cu efect de seră - ceea ce explică în cele din urmă de ce oamenii de știință nu au văzut atât de multă încălzire cât se aștepta de la nivelurile de gaze cu efect de seră.

Provocările studierii aerosolilor

Cea mai mare provocare cu care se confruntă oamenii de știință atunci când studiază impactul aerosolilor asupra climei este că acest impact este o fracțiune atât de mică din energia totală pe care Pământul o primește de la soare.

Fiecare metru pătrat de Pământ primește 340 de wați de energie radiantă de la soare în medie zilnică globală. Aproximativ 30% din această energie este reflectată înapoi în spațiu (de exemplu, de nori), lăsând aproximativ 230 de wați pe metru pătrat care este absorbit de Pământ - în atmosferă, oceane și pe uscat. Efectul gazelor cu efect de seră asupra climei Pământului este de numai aproximativ un procent din acea cantitate, iar efectul aerosolilor, prin împrăștiere și absorbție a energiei radiante a soarelui, este o fracțiune chiar mai mică. Sedlacek explică faptul că acest semnal mic determină studierea efectelor aerosolilor atât de dificilă.

„Gândirea la o scară atât de mică s-a dovedit a fi o provocare”, a spus el. „Dar chiar și micile schimbări pot avea un efect mare asupra climei. O creștere cu câteva procente a energiei solare primite absorbite de Pământ ne poate aduce de-a lungul vârfului la încălzirea climatică fugară; dimpotrivă, o scădere de câteva procente ne-ar putea trimite într-o eră glaciară. "

O altă provocare este că particulele de aerosoli sunt foarte mici, în general având mai puțin de un micrometru (milionime de metru) în diametru; pentru a pune asta în perspectivă, diametrul unui fir de păr uman este de aproximativ 75 micrometri. Și pentru că particulele de aerosoli sunt atât de mici, este extrem de dificil să adunăm datele de care oamenii de știință au nevoie pentru a analiza efectele aerosolilor asupra climei.

Când Sedlacek zboară într-un avion printr-un panou de incendiu de pădure, trebuie să se asigure că echipamentul său colectează suficiente particule pentru a le determina proprietățile - lucruri precum dimensiunea, capacitatea de absorbție a luminii și machiajul chimic - astfel încât efectele acestor aerosoli asupra se poate determina sistemul climatic. Echipamentul este foarte sensibil și obținerea unor date suficient de exacte în timp ce zboară prin fum gros la 150 de mile pe oră pentru a colecta probe microscopice este extrem de dificilă. Dar efectuarea unor astfel de măsurători detaliate și precise este esențială pentru a ne înțelege mai bine sistemul climatic al Pământului și este deosebit de importantă într-o lume în care oamenii continuă să emită atât gaze cu efect de seră, cât și aerosoli, spun oamenii de știință.

"Pentru cei dintre noi care studiază aerosoli, este o problemă fascinant de complexă", a spus Sedlacek. "Și, deși această complexitate ne provoacă capacitățile de observare și modelare, aerosolii sunt o componentă critică a atmosferei noastre. Dacă dorim să cuantificăm mai bine schimbările climatice, trebuie să înțelegem nu numai gazele cu efect de seră, ci și aerosolii."