Små partikler har stor effekt på stormskyer, nedbør

Små partikler brænder kraftige storme op og påvirker vejret meget mere end det er blevet værdsat, ifølge en undersøgelse i tidsskriftet 26. januar Videnskab .

Forskningen fokuserer på effekten af ​​små luftbårne partikler kendt som aerosoler, som kan komme fra by- og industriel luftforurening, naturbrande og andre kilder. Selvom forskere har vidst, at aerosoler kan spille en vigtig rolle i udformningen af ​​vejr og klima, den nye undersøgelse viser, at de mindste partikler har en stor effekt:Partikler mindre end en tusindedel af et menneskehårs bredde kan få storme til at intensivere, skyer til at vokse og mere regn til at falde.

De bittesmå forurenende stoffer - længe anset for små til at have stor indflydelse på dråbedannelse - er, træde i kræft, mindskende regnskyl.

"Vi viste, at tilstedeværelsen af ​​disse partikler er en af ​​grundene til, at nogle storme bliver så stærke og producerer så meget regn. I et varmt og fugtigt område, hvor atmosfæriske forhold ellers er meget rene, indtrængen af ​​meget små partikler kan have stor indflydelse, "sagde Jiwen fan af energiministeriets Pacific Northwest National Laboratory, hvem er hovedforfatter af papiret i Videnskab . Fan fik 21 forfattere fra 15 institutioner rundt om i verden til at lave undersøgelsen.

Resultaterne er stort set baseret på unikke data, der er muliggjort af GoAmazon -forskningskampagnen, hvor forskere foretog jordbaserede og luftbårne målinger relateret til klima i løbet af 2014-2015. Kampagnen blev kørt af Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Climate Research Facility, en amerikansk Department of Energy Office of Science brugerfacilitet.

Undersøgelsen udnyttede data fra et område i Amazonas, der er uberørt bortset fra regionen omkring Manaus, den største by i Amazonas, med en befolkning på mere end 2 millioner mennesker. Indstillingen gav forskere den sjældne mulighed for at se på forureningens indvirkning på atmosfæriske processer i et stort set præindustrielt miljø og præcisere virkningerne af partiklerne bortset fra andre faktorer som temperatur og fugtighed.

I dette studie, forskere studerede ultrafine partiklers rolle under 50 nanometer bred i udviklingen af ​​tordenvejr. Lignende, men større partikler vides at spille en rolle i fodring med kraftfulde, hurtig bevægelse af luft fra landoverfladen til atmosfæren, skabe de skyer, der spiller en central rolle i dannelsen af ​​vanddråber, der falder som regn.

Men forskere havde ikke observeret - indtil nu - at mindre partikler under 50 nanometer, såsom partikler produceret af køretøjer og industrielle processer, kunne gøre det samme. Ikke kun det. Den nye undersøgelse afslørede, at disse partikler, hvis virkninger på skyer for det meste er blevet negligeret indtil nu, kan forstærke skyer på en meget mere kraftfuld måde end deres større modstykker.

Gennem detaljerede computersimuleringer, forskerne viste, hvordan de mindre partikler har en kraftig indvirkning på stormskyer.

Det viser sig, at når større partikler ikke er til stede højt i et varmt og fugtigt miljø, det staver mulighed for de mindre partikler til at virke og danne skydråber. Den lave koncentration af store partikler bidrager til høje niveauer af overdreven vanddamp, med relativ luftfugtighed, der kan gå langt ud over 100 procent. Det er en nøgletilstand, der ansporer ultrafine partikler til at omdanne til skydråber.

Mens partiklerne er små i størrelse, de er store i antal, og de kan danne mange små dråber, som overskydende vanddamp kondenserer på. At forstærket kondens frigiver mere varme, og den varme gør opadgående meget kraftigere:Mere varm luft trækkes ind i skyerne, at trække flere dråber op og producere flere is- og snepiller, lyn, og regn.

Resultatet:"Opfrisket konvektion, "som Fan siger - og stærkere storme.

"Vi har vist, at under rene og fugtige forhold, som dem, der findes over havet og nogle land i troperne, små aerosoler har stor indflydelse på vejr og klima og kan intensivere storme meget, "sagde Fan, en ekspert i forureningens virkninger på storme og vejr. "Mere generelt, resultaterne tyder på, at fra præindustriel til i dag, menneskelig aktivitet kan muligvis have ændret storme i disse regioner på kraftfulde måder. "