Aerosoldannelse i skyer:At studere klimamodelleringer varer stor usikkerhedsfaktor

Forskere ved Paul Scherrer Institute PSI har for første gang undersøgt, hvordan kemiske reaktioner i skyer kan påvirke det globale klima. De fandt ud af, at isopren, den dominerende ikke-methan-organiske forbindelse, der udsendes til atmosfæren, kan i høj grad bidrage til dannelsen af ​​organiske aerosoler i skyer. De offentliggjorde deres resultater i dag i tidsskriftet Videnskabens fremskridt .

Aerosoler, en blanding af faste eller flydende partikler suspenderet i luften, spiller en vigtig rolle i jordens klima. Aerosoler stammer enten fra naturlige eller menneskelige kilder. De påvirker Jordens strålingsbalance ved at interagere med sollys og danne skyer. Imidlertid, deres effekt er fortsat den mest væsentlige usikkerhed i klimamodeller.

Et stof, der er meget almindeligt i atmosfæren, er isopren, en organisk forbindelse, hvis reaktioner i gasfasen er relativt godt forstået. Isopren afgives af træer og kan producere aerosoler, når det oxideres. Hvordan isopren og dets reaktionsprodukter reagerer i skydråber er stadig stort set ukendt. Det er derfor, forskere ved Paul Scherrer Institute PSI har brugt en type flowreaktor med fugtede vægge, sammen med de mest avancerede massespektrometre, at undersøge, hvad der kunne ske kemisk inde i skyer for første gang under atmosfærisk relevante forhold.

"Vores eksperimentelle opsætning giver os for første gang mulighed for præcist at undersøge fordelingen af ​​organiske dampe ved luft-vand-grænsefladen under nære miljøforhold, " siger Houssni Lamkaddam, en forsker i Laboratory of Atmospheric Chemistry ved PSI. "Med vores apparat, vi kan nu simulere, hvad der sker i skyer."

Hvad sker der præcist i skyer?

I det særlige apparat, en såkaldt befugtningsreaktor, en tynd hinde af vand holdes på indersiden af ​​et kvartsrør. En gasblanding indeholdende, blandt andre stoffer, isopren, ozon, og såkaldte hydroxylradikaler tilføres glascylinderen. UV-lamper er installeret omkring glascylinderen for at simulere dagslysforhold for nogle af eksperimenterne.

Ved at bruge denne opsætning, forskerne fandt ud af, at op til 70 % af isopren-oxidationsprodukterne kan opløses i vandfilmen. Den efterfølgende vandige oxidation af de opløste arter frembringer betydelige mængder af sekundære organiske aerosoler. På baggrund af disse analyser, de beregnede, at de kemiske reaktioner, der finder sted i skyer, er ansvarlige for op til 20% af de sekundære organiske aerosoler på global skala.

"Dette er endnu et vigtigt bidrag til en bedre forståelse af processerne i atmosfæren, opsummerer Urs Baltensperger, videnskabelig leder af Laboratoriet for Atmosfærisk Kemi ved PSI. Jordens strålingsbalance er en meget vigtig faktor i hele klimaprocessen og dermed også i klimaforandringerne. "Og aerosoler spiller en afgørende rolle i dette, " siger den atmosfæriske videnskabsmand. Mens aerosoler danner skydråber, denne forskning viser, at skyer også kan danne aerosoler gennem den vandige kemi af organiske dampe, en proces, der er velkendt med hensyn til sulfataerosoler, men her er også vist for den organiske fraktion. Denne nye eksperimentelle opsætning, udviklet hos PSI, åbner mulighed for at undersøge aerosoldannelse i skyer under nær-atmosfæriske forhold, så disse processer i sidste ende kan indgå i klimamodeller.