Skyer og sod:Forståelse af luftforurening og atmosfæreinteraktioner

Efterhånden som sodpartikler bliver kompakte på deres rejse gennem atmosfæren, de spreder og absorberer lys og kan påvirke luftvejene.

Når kulstof brænder – uanset om det er kullet på din grill eller fra en skovbrand – frigives sod til atmosfæren. Men det, der går op, skal ned, så hvad sker der med sod?

Når sodpartikler "skybehandles" bliver de mere kompakte. Partiklerne er inkorporeret i skydråber, hvilket fører til, at vandet kondenserer og fordamper, når dråben bevæger sig højere eller lavere i atmosfæren. Sod, der er meget kompakt, har rejst langt og gennem skyer, som påvirker partiklernes optiske, aerodynamiske og overfladeegenskaber.

For bedre at forstå, hvordan sodpartikler ændrer sig i atmosfæren, forskere ved Michigan Technological University brugte universitetets skykammer til at simulere forhold svarende til dem, der blev observeret ved Pico Mountain Observatory på Azorerne, Po-dalen i Italien, ved foden af ​​Sierra Nevada-bjergene, den murstensfremstillede Bhaktapur-region i Nepal og Mexico City.

Janarjan Bhandari, en postdoc forsker i atmosfæriske videnskaber, Claudio Mazzoleni, professor i fysik, og samarbejdspartnere har for nylig offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

I deres artikel, "Omfattende sodkomprimering ved skybehandling fra laboratorie- og feltobservationer, "Bhandari, Mazzoleni og samarbejdspartnere diskuterer omdannelsen af ​​sodpartikler i skyer, der ændrer, hvordan de sorte sodpartikler absorberer lys og forårsager atmosfærisk opvarmning, samt hvordan de aflejres i lungerne og forårsager luftvejsproblemer i tætte byområder.

Inde i skykammeret

For at kontrollere deres eksperiment med komprimering af sod, Bhandari og Mazzoleni brugte Michigan Techs Pi Cloud Chamber.

"I skykammeret har vi kontrollerede forhold. Vi sender partiklerne ind, vi danner skyen, og vi ser, hvordan de udvikler sig, " sagde Bhandari. "Partiklerne ændrer sig i form. Når de udsendes, de har en grenlignende struktur, der smuldrer til en komprimeret struktur i skyen."

Først, forskerne brænder petroleum af i en olielampe under en ventilationshætte. De sætter luften under tryk med en pumpe for at suge røgen ind i kammeret. Bhandari sagde, at de indsamlede flere slags prøver:direkte fra lampen til basislinjemålinger, fra skydråber i kammeret ved hjælp af en virtuel modstrømsimpaktor, og fra resterende sod i kammeret, der ikke interagerede med skydråber.

Forsøgene i skykammeret har gjort det muligt for forskerne at forstå, at jo længere sodpartikler er i atmosfæren, jo flere muligheder har de for at blive cloud-behandlede, og jo større chance er der for, at partiklerne bliver komprimeret.

"Fra vores synspunkt, en af ​​de mest interessante dele er, at sodpartiklerne absorberer sollys, fordi de er sorte, " sagde Mazzoleni. "De fleste andre atmosfæriske partikler afkøler for det meste planeten, fordi de reflekterer sollys. Soden varmer planeten i stedet for."

At reducere sod, der udsendes til atmosfæren, kan være en vigtig faktor til at forsinke de værste udfald af klimaændringer. Derudover mange mennesker, der bor i tætbefolkede byer rundt om i verden, lider af luftvejsproblemer relateret til forurening. Komprimeret sod kan finde vej dybt ind i menneskets lunger; fjernelse af sod fra atmosfæren vil rense luften, bogstaveligt talt.