NASA-undersøgelse løser røgen ud, forureningseffekter på skyer

En ny NASA-ledet undersøgelse hjælper med at besvare årtier gamle spørgsmål om, hvilken rolle røg og menneskeskabt luftforurening spiller på skyer og nedbør. Ser man specifikt på dybe konvektive skyer - høje skyer som tordenskyer, dannet af varm luft, der stiger op - undersøgelsen viser, at røgfyldt luft gør det sværere for disse skyer at vokse. Forurening, på den anden side, stimulerer deres vækst, men kun hvis forureningen ikke er voldsom. Ekstrem forurening vil sandsynligvis lukke skyvæksten ned.

Forskere ledet af videnskabsmanden Jonathan Jiang fra NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, brugt observationsdata fra to NASA-satellitter til at undersøge virkningerne af røg og menneskeskabte luftforurenende stoffer i forskellige koncentrationer på dybe konvektiv skyer.

De to satellitter – Cloud-Aerosol Lidar og Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) og CloudSat – kredsede på det samme spor kun med få sekunders mellemrum fra 2006 indtil i år. CloudSat bruger en radar til at måle skyens placeringer og højder over hele verden, og CALIPSO bruger et instrument kaldet en lidar til at måle røg, støv, forurening og andre mikroskopiske partikler i luften, som under ét benævnes aerosoler, på de samme steder på næsten samme tidspunkt. De kombinerede datasæt giver forskere mulighed for at studere, hvordan aerosolpartikler påvirker skyer.

CALIPSO er i stand til at klassificere aerosoler i flere typer, en kapacitet, som blev forbedret for to år siden, da CALIPSO-missionsteamet udviklede forbedrede databehandlingsteknikker. Omtrent samtidig, CloudSat-teamet forbedrede også sin klassificering af skytyperne. Jiangs team vidste, at disse forbedringer havde potentialet til at afklare, hvordan forskellige aerosoler påvirker skyernes evne til at vokse. Det tog ham og hans kolleger omkring to år at gennemgå begge datasæt, vælg den bedste femårige periode og jordregioner at studere, og lave analysen.

Skyer kan typisk ikke dannes uden nogle aerosoler, fordi vanddamp i luften ikke let kondenserer til flydende vand eller is, medmindre den kommer i kontakt med en aerosolpartikel. Men der er mange typer aerosoler - ikke kun dem, der er undersøgt her, men vulkansk aske, havsalt og pollen, for eksempel – med en bred vifte af størrelser, farver, placeringer og andre karakteristika. Alle disse egenskaber påvirker den måde, aerosoler interagerer med skyer på. Selv den samme type aerosol kan have forskellige virkninger i forskellige højder i atmosfæren eller ved forskellige koncentrationer af partikler.

Røgpartikler absorberer varmestråling fra jorden. Dette øger temperaturen på røgpartiklerne, som så kan varme luften op. Samtidig blokerer de for indkommende sollys, som holder jorden køligere. Det reducerer temperaturforskellen mellem jorden og luften. For at skyer kan dannes, jorden skal være varmere og luften køligere, så fugt på jorden kan fordampe, stige og kondensere højere i atmosfæren. Ved at indsnævre temperaturgabet mellem jorden og luften, røg undertrykker skydannelse og vækst.

Menneskeforurenende aerosoler som sulfater og nitrater, på den anden side, absorberer ikke meget varmestråling. I moderate koncentrationer, de tilføjer flere partikler til atmosfæren, som vand kan kondensere på, gør det muligt for skyerne at vokse sig højere. Hvis forureningen er meget kraftig, imidlertid, det store antal partikler på himlen blokerer for indkommende sollys – en effekt, der ofte er synlig i verdens mest forurenede byer. Det afkøler jorden ligesom røg aerosoler gør, hæmmer dannelsen af ​​skyer.

Forskerne studerede også støvaerosoler og fandt ud af, at deres egenskaber varierede så meget fra sted til sted, at de enten kunne undertrykke eller stimulere skydannelsen. "Det handler om kompleksiteten i støvfarve og størrelse, " sagde Jiang. "Saharastøv kan være lettere, mens støv fra en asiatisk ørken sandsynligvis kan være mørkere." Et tæppe af lysere eller mindre støv spreder indkommende sollys, mens det ikke opvarmer luften. Større eller mørkere støvpartikler absorberer sollys og opvarmer luften.

Artiklen i Nature Communications har titlen "Kontrasterende effekter på dybe konvektive skyer af forskellige typer aerosoler."