Kulkraftværker forstyrrer nedbør, globale undersøgelser finder

Moderne kulfyrede kraftværker producerer flere ultrafine støvpartikler end vejtrafikken og kan endda ændre og omfordele nedbørsmønstre, viser en ny 15-årig international undersøgelse.

Undersøgelsen viser, at filtreringssystemer på moderne kulfyrede kraftværker er den største kilde til ultrafine partikler og kan have betydelig indvirkning på klimaet på flere måder.

I byområder, vejtrafik har længe været betragtet som den vigtigste kilde til små partikelemissioner, som har potentiale til at påvirke sundhed og miljø negativt.

Imidlertid, langsigtede målinger udført af to forskere, Professor Wolfgang Junkermann fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i Tyskland og professor Jorg Hacker fra Airborne Research Australia – som er tilknyttet Flinders University – har afsløret en kilde, der især påvirker det regionale klima:moderne kulfyrede kraftværker.

I Bulletin fra American Meteorological Society , forskerne rapporterer, hvordan kulfyrede kraftværker tydeligt udsender store mængder ultrafine partikler (UFP) gennem filtreringsteknologi af udstødningsgas. De vigtigste resultater af langtidsstudiet er:

• Moderne kulkraftværker udsender mere UFP end bytrafik i byerne
• UFP kan skade menneskers sundhed
• UFP kan påvirke nedbørsmængden på lokal til regional skala ved at øge antallet af kondensationskerner
• UFP kan transporteres i lag med høje koncentrationer i hundredvis af kilometer og derefter føre til lokale "partikelhændelser" (dramatiske stigninger i kortvarige partikelkoncentrationer på jorden) langt væk fra deres kilde.

Forskningen fandt også, at UFP-koncentrationerne er steget kontinuerligt, siden moderne kulfyrede kraftværker blev taget i brug mange steder rundt om i verden.

For måleflyvninger i Europa, Australien og endda Mexico og Indre Mongoliet, forskerholdet brugte to ret usædvanlige små forskningsfly, verdens mest omfattende instrumenterede motorglider i Australien og en 'trike' udviklet i Tyskland - menes at være det mindste bemandede forskningsfly i verden.

De flyvende laboratorier er udstyret med meget følsomme instrumenter og sensorer, der måler støvpartikler, sporgasser, temperatur, fugtighed, vind- og energibalancer.

"Vores to forskningsfly er særligt velegnede til at følge røgene fra røgstablerne nedad i hundredvis af kilometer og studere deres adfærd i detaljer, "siger professor Hacker, som er baseret på Airborne Research Australia (ARA) i South Australia.

Forskerne koblede derefter disse data med meteorologiske observationer og brugte sprednings- og transportmodeller til at spore deres oprindelse tilbage.

"På denne måde vi fandt ud af, at fossile kraftværker i mange år er blevet de stærkeste individuelle kilder til ultrafine partikler på verdensplan. De påvirker i høj grad meteorologiske processer og kan forårsage ekstreme vejrbegivenheder, herunder intensive regnbegivenheder.

"Ved at omfordele nedbørshændelser, dette kan føre til tørre end normalt forhold nogle steder og til usædvanligt kraftig og vedvarende kraftig nedbør andre steder, "Siger professor Hacker.

Med en diameter på mindre end 100 nm, UFP har en enorm indvirkning på miljøprocesser, i stand til at påvirke egenskaberne af skyer og nedbør, siger avisen.

"UFP tilbyder overflader til kemiske reaktioner i atmosfæren eller kan påvirke egenskaberne af skyer og nedbør, siger professor Junkermann.

In open nature, skovbrand, dust storms or volcanic eruptions produce fine particles, but mostly not in the nanometer range.

To study the existence and distribution and transport processes of UFP, the researchers not only flew their instruments near to or downwind of coal-fired power stations but also over remote regions where very low UFP concentrations have been measured in the past at ground level.

Specifically, in regions with conspicuous precipitation trends such as inland Western Australia and Queensland, the researchers found that UFP concentrations have increased constandly and could be linked to emissions made by coal-fired power stations and refingeries.

"Exhaust gas cleaning takes place under conditions that are optimal for the new formation of particles. Ammonia is added to the exhaust gases in order to convert nitrogen oxides into harmless water and nitrogen, " Professor Junkermann says.

At the same time ammonia is available at the right mixing ratio for particle formation, resulting in concentrations in the exhaust gas becoming high. After emission at 200-300 m height from smoke stacks, the very small particles typically spread over several hundreds of kilometres depending on weather and climate conditions in the atmosphere, fandt forskerne.