Skibsudstødning gør oceaniske tordenvejr mere intense

Tordenvejr direkte over to af verdens travleste sejlruter er betydeligt kraftigere end storme i områder af havet, hvor skibe ikke sejler, ifølge ny forskning.

En ny undersøgelse, der kortlægger lyn rundt om på kloden, viser, at lynnedslag forekommer næsten dobbelt så ofte direkte over stærkt trafikerede sejlruter i Det Indiske Ocean og Det Sydkinesiske Hav, end de gør i områder af havet, der støder op til sejlruter, der har lignende klima.

Forskellen i lynaktivitet kan ikke forklares med ændringer i vejret, ifølge undersøgelsens forfattere, som konkluderer, at aerosolpartikler, der udsendes i skibsudstødning, ændrer, hvordan stormskyer dannes over havet.

Den nye undersøgelse er den første, der viser skibets udstødning kan ændre tordenvejrs intensitet. Forskerne konkluderer, at partikler fra skibsudstødning gør skydråber mindre, løfte dem højere op i atmosfæren. Dette skaber flere ispartikler og fører til flere lyn.

Resultaterne giver nogle af de første beviser på, at mennesker ændrer skydannelse på en næsten kontinuerlig basis, snarere end efter en specifik hændelse som en skovbrand, ifølge forfatterne. Skydannelse kan påvirke nedbørsmønstre og ændre klimaet ved at ændre, hvor meget sollys skyer reflekterer til rummet.

"Det er et af de klareste eksempler på, hvordan mennesker faktisk ændrer intensiteten af ​​stormprocesser på Jorden gennem emission af partikler fra forbrænding, " sagde Joel Thornton, en atmosfærisk videnskabsmand ved University of Washington i Seattle og hovedforfatter af det nye studie i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift fra American Geophysical Union.

"Det er første gang, vi har bogstaveligt talt, en rygende pistol, viser over uberørte havområder, at lynmængden er mere end fordoblet, sagde Daniel Rosenfeld, en atmosfærisk videnskabsmand ved det hebraiske universitet i Jerusalem, som ikke var forbundet med undersøgelsen. "Undersøgelsen viser, meget utvetydigt, forholdet mellem menneskeskabte emissioner - i dette tilfælde, fra dieselmotorer - på dybe konvektive skyer."

Kortlægning af lyn og udstødning

Alle forbrændingsmotorer udsender udstødning, som indeholder mikroskopiske partikler af sod og forbindelser af nitrogen og svovl. Disse partikler, kendt som aerosoler, danner smog og dis typisk for storbyer. De fungerer også som skykondensationskerner - frøene som skyer dannes på. Vanddamp kondenserer omkring aerosoler i atmosfæren, skabe dråber, der udgør skyer.

Fragtskibe, der krydser oceaner, udsender kontinuerligt udstødningsgas, og forskere kan bruge skibsudstødning til bedre at forstå, hvordan aerosoler påvirker skydannelsen.

I den nye undersøgelse, medforfatter Katrina Virts, en atmosfærisk videnskabsmand ved NASA Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, analyserede data fra World Wide Lightning Location Network, et netværk af sensorer, der lokaliserer lynnedslag over hele kloden, da hun bemærkede en næsten lige linje af lynnedslag hen over Det Indiske Ocean.

Virts og hendes kolleger sammenlignede lynets placeringsdata med kort over skibes udstødningsfaner fra en global database over skibsemissioner. Ser man på placeringen af ​​1,5 milliarder lynnedslag fra 2005 til 2016, holdet fandt næsten dobbelt så mange lynnedslag i gennemsnit over store ruter, skibe tager over det nordlige Indiske Ocean, gennem Malaccastrædet og ind i Det Sydkinesiske Hav, sammenlignet med tilstødende områder af havet, der har lignende klimaer.

Mere end 5 billioner dollars af verdenshandel passerer gennem Det Sydkinesiske Hav hvert år og næsten 100, 000 skibe passerer alene gennem Malaccastrædet. Lyn er et mål for stormens intensitet, og forskerne opdagede stigningen i lynet mindst så langt tilbage som i 2005.

"Alt, vi skulle gøre, var at lave et kort over, hvor lynet blev forstærket, og et kort over, hvor skibene sejler, og det var ret tydeligt, bare fra samlokaliseringen af ​​begge dem, at skibene på en eller anden måde var involveret i at forbedre lynet, " sagde Thornton.

Dannelse af skyfrø

Vandmolekyler har brug for aerosoler for at kondensere til skyer. Hvor atmosfæren har få aerosolpartikler - over havet, for eksempel - vandmolekyler har færre partikler at kondensere omkring, så skydråber er store.

Når der tilføres flere aerosoler til luften, som fra skibs udstødning, vandmolekyler har flere partikler at samle omkring. Flere skydråber dannes, men de er mindre. At være lettere, disse mindre dråber rejser højere op i atmosfæren og flere af dem når fryselinjen, skabe mere is, hvilket skaber mere lyn. Stormskyer bliver elektrificerede, når ispartikler kolliderer med hinanden og med ufrosne dråber i skyen. Lyn er atmosfærens måde at neutralisere den opbyggede elektriske ladning.

Skibe brænder mere snavset brændstof i det åbne hav væk fra havnen, udspyder flere aerosoler og skaber endnu mere lyn, sagde Thornton.

"Jeg synes, det er et rigtig spændende studie, fordi det er det mest solide bevis, jeg har set, at aerosol-emissioner kan påvirke dybe konvektive skyer og intensivere dem og øge deres elektrificering, " sagde Steven Sherwood, en atmosfærisk videnskabsmand ved University of New South Wales i Sydney, som ikke var forbundet med undersøgelsen.

"Vi udsender en masse ting til atmosfæren, inklusive en masse luftforurening, partikler, og vi ved ikke, hvad det gør ved skyer, " sagde Sherwood. "Det har været en stor usikkerhed i lang tid. Denne undersøgelse løser ikke det, men det giver os en fod inden for døren at være i stand til at teste vores forståelse på en måde, der vil flytte os et skridt tættere på at løse nogle af de større spørgsmål om, hvad nogle af de generelle påvirkninger er af vores emissioner på skyer."