Atmosfera pra-perindustrian mengandungi lebih banyak zarah, dan awan yang lebih terang, daripada yang kita pikirkan sebelumnya. Ini adalah penemuan terkini dari eksperimen CLOUD, kerjasama antara ahli sains 80 di makmal fizik zarah CERN berhampiran Geneva. Ia mengubah pemahaman kita tentang apa yang ada di atmosfer sebelum manusia mula menambahkan pencemaran - dan apa yang mungkin seperti semula di masa depan.
Titisan kebanyakan awan memerlukan zarah udara kecil untuk bertindak sebagai "benih" untuk pembentukan dan pertumbuhan mereka. Jika awan mempunyai lebih banyak biji ini, dan oleh itu lebih banyak titisan, ia akan kelihatan lebih cerah dan mencerminkan lebih banyak cahaya matahari dari permukaan bumi. Ini seterusnya dapat menyejukkan iklim. Oleh itu memahami bilangan dan saiz zarah di atmosfera adalah penting untuk meramalkan bukan sahaja betapa terang dan mencerminkan awan planet, tetapi apa suhu global akan.
Hari ini, sekitar separuh daripada zarah-zarah ini berasal dari sumber semula jadi. Ini termasuk habuk dari tanah, gunung berapi, kebakaran liar yang membuat jelaga, atau semburan laut yang menguap di tengah udara meninggalkan spesifikasi garam kecil di atmosfera.
Banyak zarah udara juga mengakibatkan kita membakar bahan api fosil. Ini menghasilkan jelaga, tetapi juga gas sulfur dioksida yang dijadikan asid sulfurik di atmosfera. Serta menyebabkan hujan asid, molekul asid sulfurik boleh melekat bersama dan tumbuh menjadi zarah. Molekul lain seperti Ammonia sering membantu melekatkan molekul asid sulfur bersama-sama, dan keseluruhan proses ini membentuk sekitar separuh daripada zarah pembumian awan dalam atmosfera hari ini.
. CLOUD eksperimen di CERN juga baru-baru ini mendapati bahawa gas yang dipancarkan oleh pokok boleh bersama untuk membuat biji baru untuk awan di atmosfera - tanpa memerlukan apa-apa bantuan daripada bahan cemar lain seperti yang difikirkan sebelum ini. Para saintis berpendapat bahawa biji awan memerlukan asid sulfurik (sering bercampur dengan sebatian lain) atau molekul iodin untuk melekat bersama untuk memulakan proses.
Dalam kajian susulan baru kami, yang diterbitkan di PNAS, kami bekerja dengan saintis CLOUD yang lain untuk mensimulasikan proses ini di atmosfera. Kerja kami menunjukkan bahawa walaupun hari ini pokok-pokok menghasilkan sebilangan besar biji awan di bahagian-bahagian hutan yang paling bersih di dunia.
Simulasi atmosfer sebelum pembakaran bahan bakar fosil bermula dengan bersungguh-sungguh dan revolusi perindustrian bermula (dalam sains iklim yang ditakrifkan sebagai tahun 1750) meramalkan zarah yang lebih sedikit daripada yang ada sekarang. Dengan zarah-zarah yang lebih sedikit, awan yang bersih akan mencerminkan kurang tenaga matahari dan, mungkin secara kontra, mereka akan kelihatan agak kelabu.
Percubaan CLOUD
Keupayaan gas dari pokok (terpenes) untuk membuat zarah pertama kali dicadangkan kembali dalam 1960 untuk menjelaskan bahaya biru dilihat melalui hutan di kawasan terpencil. Banyak eksperimen makmal telah disahkan terpenes boleh membantu membentuk zarah baru, tetapi sehingga baru-baru ini difikirkannya bahan pencemar lain seperti asid sulfurik diperlukan.
Kebanyakan kemajuan yang lebih baru di kawasan ini adalah terima kasih kepada percubaan CLOUD: silinder keluli tahan karat, kira-kira tiga meter diameter dan tiga meter tinggi. Gas disuntik ke dalam silinder, di mana mereka bereaksi banyak seperti yang mereka lakukan di atmosfera dan kemudian melekat bersama untuk membuat zarah. Instrumen-instrumen canggih menghitung molekul gas dan zarah-zarah dalam ruang. Kita mengkaji bagaimana bilangan zarah baru terbentuk setiap perubahan kedua apabila kita meningkatkan jumlah gas lengket di dalam silinder.
Apa maksudnya untuk atmosfera?
Di atmosfera hari ini, terdapat banyak asid sulfurik di sekitar bahawa sukar untuk mengukur berapa banyak yang lain menyumbang untuk membentuk zarah-zarah baru, dan begitu kepada awan. Walau bagaimanapun simulasi baru kami menggunakan keputusan CLOUD menunjukkan bahawa terpenes sangat penting dalam suasana yang bersih beberapa ratus tahun yang lalu. Pemodelan komputer mencadangkan bahawa anggaran kepekatan zarah dalam suasana pra-industri lebih bersih harus ditingkatkan, sementara anggaran kami mengenai kepekatan hari ini kebanyakannya tidak berubah.
Sukar untuk membuat ramalan yang tepat pada tahap awal ini kerana tidak semua proses kimia rumit difahami. Walau bagaimanapun, keputusan baru mungkin penting kerana lebih banyak zarah di atmosfera bermakna lebih banyak awan reflektif dan iklim yang lebih sejuk.
Perubahan iklim pencelupan
Sepanjang abad yang lalu, penyejukan disebabkan peningkatan jumlah zarah di atmosfera telah diimbangi, atau bertopeng, beberapa pemanasan disebabkan oleh peningkatan tahap karbon dioksida. Simulasi kami menunjukkan bahawa pendinginan tambahan ini mungkin tidak begitu kuat seperti yang difikirkan sebelumnya.
Terdapat baru-baru ini kebimbangan bahawa semasa kita secara kolektif meningkatkan kualiti udara di seluruh dunia, dengan mengeluarkan zarah yang lebih sedikit ke atmosfera, kita juga akan mengurangkan kapasiti zarah untuk bertindak sebagai biji awan dan mempunyai kesan penyejukan.
Walaupun simulasi kami masih tidak menentu, potensi potensi proses baru ini menunjukkan bahawa apabila kita mengurangkan pencemaran dari pembakaran dan sumber lain, sebatian semula jadi sekali lagi menjadi lebih penting. Dengan membantu menggantikan biji awan daripada pencemaran udara, pokok dapat membantu kami membatasi peningkatan suhu global.
Tentang Pengarang
Hamish Gordon, Felo Penyelidik dalam Sains Amospheric, University of Leeds
Cat Scott, Felo Penyelidik dalam Sains Atmosfera, University of Leeds
Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
at InnerSelf Market dan Amazon
