Små partikler fører til lysere skyer i troperne

Når skyer løfter tropiske luftmasser højere op i atmosfæren, at luft kan transportere gasser op, der dannes til små partikler, starte en proces, der kan ende med at lysne op på lavere niveauer, ifølge en CIRES-ledet undersøgelse offentliggjort i dag i Natur . Skyer ændrer Jordens strålingsbalance, og i sidste ende klima, alt efter hvor lyse de er. Og det nye papir beskriver en proces, der kan forekomme over 40 procent af Jordens overflade, hvilket kan betyde, at nutidens klimamodeller undervurderer køleeffekten af ​​nogle skyer.

"Forståelse af, hvordan disse partikler dannes og bidrager til skyegenskaber i troperne, vil hjælpe os med bedre at repræsentere skyer i klimamodeller og forbedre disse modeller, " sagde Christina Williamson, en CIRES-forsker, der arbejder i NOAA's Chemical Sciences Division og papirets hovedforfatter.

Forskerholdet kortlagde, hvordan disse partikler dannes ved hjælp af målinger fra en af ​​de største og længste luftbårne undersøgelser af atmosfæren, en feltkampagne, der spændte over Arktis til Antarktis over en treårig periode.

Williamson og hendes kolleger, fra CIRES, CU Boulder, NOAA og andre institutioner, herunder CIRES videnskabsmand Jose Jimenez, tog globale målinger af aerosolpartikler som en del af NASA Atmospheric Tomography Mission, eller ATom. Under ATom, et fuldt instrumenteret NASA DC-8-fly fløj fire pol-til-pol-indsættelser - hver enkelt bestående af mange flyvninger over en 26-dages periode - over Stillehavet og Atlanterhavet i hver sæson. Flyet fløj fra nær havoverfladen til en højde på omkring 12 km, løbende måling af drivhusgasser, andre sporgasser og aerosoler.

"ATom er et flyvende kemilaboratorium, " sagde Williamson. "Vores instrumenter gjorde det muligt for os at karakterisere aerosolpartikler og deres fordeling i atmosfæren." Forskerne fandt ud af, at gasser transporteret til store højder af dyb, konvektive skyer i troperne dannede et stort antal meget små aerosolpartikler, en proces kaldet gas-til-partikel-konvertering.

Uden for skyerne, luften faldt ned mod overfladen, og disse partikler voksede, efterhånden som gasser kondenserede på nogle partikler, og andre klistrede sig sammen og dannede færre, større partikler. Til sidst, nogle af partiklerne blev store nok til at påvirke skyens egenskaber i den nedre troposfære.

I deres undersøgelse, forskerne viste, at disse partikler gjorde skyerne i troperne lysere. "Det er vigtigt, da lysere skyer reflekterer mere energi fra solen tilbage til rummet, " sagde Williamson.

Holdet observerede denne partikeldannelse i troperne over både Stillehavet og Atlanterhavet, og deres modeller foreslår et globalt bånd af ny partikeldannelse, der dækker omkring 40 procent af Jordens overflade.

På steder med renere luft, hvor der findes færre partikler fra andre kilder, effekten af ​​aerosolpartikeldannelse på skyer er større. "Og vi målte i mere fjerntliggende, renere steder under ATom-feltkampagnen, " sagde Williamson.

Præcis hvordan aerosoler og skyer påvirker stråling er en stor kilde til usikkerhed i klimamodeller. "Vi ønsker at repræsentere skyer ordentligt i klimamodeller, " sagde Williamson. "Observationer som dem i denne undersøgelse vil hjælpe os med bedre at begrænse aerosoler og skyer i vores modeller og kan lede modelforbedringer."