Hvordan hjælper aerosoler vores atmosfære med at rense sig selv?

Hver dag skal vores atmosfære finde en måde at rense sig for luften, hav- og jordforurening kaster vi efter det.

Så, for at undersøge, hvordan denne rengøringsproces fungerer, University of Melbourne's Dr. Robyn Schofield sejler gennem det uberørte miljø i det sydlige hav til vores mest uberørte kontinent, Antarktis - et miljø med den mindste mængde forurening på planeten.

Men en detaljeret undersøgelse i denne del af verden er ikke mulig uden et fuldt fungerende laboratorium. Så, ombord på skibet med Dr. Schofield er en unik, mobil, luftkemi, forsendelses-container laboratorium, kendt som AIRBOX eller Atmospheric Integrated Research Facility for Boundaries and Oxidative Experiments.

Dette specialbyggede laboratorium er lille-kun 2,5 gange 2,5 gange 3 meter. Men inden for dette rum har den ni instrumenter designet til at udføre omfattende atmosfærisk overvågning - måling de mest afsidesliggende steder.

Til denne rejse, forskergruppen har også tilføjet yderligere otte gæsteapparater, der måler atmosfærisk kemi, gasser og aerosoler over det sydlige ocean.

AIRBOX, en usmart stuvning, vil rejse på isbryderen RSV Aurora Australis på fire rejser til sommer, som en del af Australian Antarctic Program.

Med to ekspeditioner på hver af sejladserne, Dr. Schofield og hendes kolleger vil måle sommersæsonen, mens alle Antarktis -stationerne leveres igen.

Og der er en ekspertliste på vej mod syd gennem hele den sydlige halvkugles sommer.

Dr. Branka Miljevic, fra Queensland University of Technology (QUT), og Jared Lewis, fra University of Melbourne, er lige vendt tilbage fra at levere Davis Station igen, en af ​​tre permanente baser og forskningsposter i Antarktis forvaltet af Australian Antarctic Division.

University of Woollongong's Dr. Dagmar Kürbistin og Dr. Schofield forlod i begyndelsen af ​​december for at forsyne Casey Station på vindmølleøerne, lige uden for den antarktiske cirkel.

De vil blive efterfulgt af Joel Ahroe, fra QUT, og Imogen Wadlow, fra University of Melbourne, som vil levere Davis og Mawson igen i det australske antarktiske territorium.

Og endelig, Dr. Alan Griffiths fra Australian Nuclear Science and Technology Organization og lektor Helen (Clare) Murphy fra University of Wollongong vil levere Macquarie Island igen.

Et af de områder, forskningen fokuserer på, er skyer.

EN SKYS LIVSCYKEL

Generationen af ​​skyer, starter fra en aerosol og slutter med nedbør, er en vigtig del af vores atmosfæres selvrensning. Imidlertid, forskere vil vide mere om processen og forstå, hvordan systemet bedst kan holde systemet til at fungere i vores opvarmningsklima.

"Skyer er meget vigtige, samt smukke vejrfænomener, "Dr. Schofield siger.

"Ved at skygge og afkøle Jordens overflade, skydække spiller en direkte rolle i hastigheden af ​​globale klimaændringer ", forklarer Dr. Schofield, baseret på University of Melbourne's School of Earth Sciences og en associeret efterforsker af ARC Center of Excellence for Climate Extremes.

Skyer 'seedes' af små partikler i luften kaldet aerosoler. Disse partikler kan omfatte støv, sod og salt, hvoraf nogle er særlig vigtige for at levere næringsstoffer til havene.

Vanddamp sætter sig fast på aerosolpartiklerne, kondenserer til en skydråbe, der holdes oppe af luftcirkulationen og derefter vokser til at danne en sky, så når det bliver stort nok, vil det regne ud. Og cyklussen starter igen.

Lav, lavvandede skyer er for det meste lavet af vanddråber i forskellige størrelser. Tynd, skyer på øverste niveau eller cirrusskyer er lavet af små ispartikler. Og dybe tordenvejrskyer kan indeholde både væske og is i form af sky og regndråber, sky is, sne og hagl.

"Koncentrationerne af aerosoler i det sydlige hav og den antarktiske atmosfære adskiller sig fra andre steder på Jorden. Deres måling er af stor interesse for det internationale klimamodelleringssamfund og for det australske klima mere generelt, "Dr. Schofield siger.

SKYER OG KLIMAET

AIRBOX -projektet sigter mod bedre at forstå, hvor aerosolerne kommer fra, der påvirker skyerne, og hvordan de laves.

"Vores evne til at forudsige fremtidige klimaændringer vil blive hjulpet af at forbedre vores forståelse af aerosoler, '' Siger Dr. Schofield.

"For eksempel, sulfat aerosol afkøler klimaet ved direkte at reflektere sollys og ved at være meget effektiv til såning af skyer, som også reflekterer sollys og fører til en overfladekøling. Industriel og fossilt brændstof, der forbrænder emissioner af svovldioxidgas til atmosfæren, er den primære kilde til sulfatpartikler.

"Derimod, aerosoler i sort kulstof, der kan komme fra naturbrande, absorbere stråling og kan føre til atmosfærisk og overfladeopvarmning. "

AIRBOX indeholder flere instrumenter, der kan karakterisere aerosoler - herunder et, der bruger en laser til at måle aerosol og skyer op til 10 kilometer væk, samt gasser, der er vigtige for at kontrollere aerosoldannelsesprocesser som ozon.

Derudover dette kan også hjælpe med at måle drivhusgasser som kuldioxid, lattergas og metan, samt varme- og vandstrømninger.

Disse instrumenter måler også aerosolegenskaber, herunder koncentrationer og størrelser af partikler som støv i aerosoler, og de typer partikler, der bidrager til aerosoldannelse.

"Aerosolkoncentrationer over det sydlige ocean er uventet høje om foråret, mens sommermålinger indikerer lavere koncentrationer i forhold til længere nordpå, så vi også ser på sæsonmæssige ændringer i sky-såning, "siger Dr. Schofield.

Enhver, der nogensinde har været på en båd, ved, at bølger også er en vigtig kilde til vand i atmosfæren - herunder havsprøjt, en anden type aerosol.

'KANARIEN I MINEN'

Formålet med AIRBOX er at indsamle så mange data fra så mange områder som muligt om disse genforsyningsrejser.

Dr. Schofield har en særlig interesse i kviksølv; tungmetalforurenende stoffet, der frigives til miljøet gennem ting som vulkanudbrud og genudsætning fra vegetation under skovbrande. Det frigives også til atmosfæren som følge af menneskelig aktivitet, som guldsmeltning og afbrænding af fossile brændstoffer.

Et hold, ledet af Dr. John Moreau og Dr. Caitlin Gionfriddo også fra University of Melbourne's School of Earth Sciences, fastslået, at når kviksølv aflejres på den antarktiske is, havisbakterier kan ændre kviksølv til methylkviksølv-en mere giftig form, der kan forurene havmiljøet, herunder fisk og fugle.

Så er der hvad Sydhavet selv kan fortælle os.

Dr. Schofield samarbejder med University of Melbourne's School of Engineering, herunder lektor Alessandro Tofoli, at måle havstaten med kameraer ombord på Aurora Australis. Professor Jason Monty, også fra Melbourne School of Engineering, arbejder med AIRBOX -teamet for at karakterisere havets varme- og vandudveksling.

Oplysningerne hentet fra Antartica kunne hjælpe os med at forstå vores verdens opvarmningsklima.

"Vi tænker på det sydlige hav som en" kanariefugl i minen ", "siger Dr. Scholfield." Hvis vi kan forstå mere om, hvad der foregår i vores reneste miljø, vi vil have en bedre forståelse af, hvordan vi opretholder atmosfærens evne til at rense sig selv. "