W regionach tropikalnych, takich jak Amazonia, występuje wysokie stężenie cząstek aerozolu w górnej troposferze, co od dziesięcioleci zaskakuje naukowców.
Naukowcy odkryli, że izopren, węglowodór emitowany przez rośliny, powoduje powstawanie cząstek aerozolu w zimnej górnej troposferze regionów tropikalnych. Kwasy śladowe wzmacniają ten proces, łącząc emisje tropikalne z tworzeniem się chmur i dynamiką klimatu. Odkrycia te mogą ulepszyć modele klimatyczne.
Tajemnica cząstek aerozolu tropikalnego
Dlaczego w górnej troposferze nad regionami tropikalnymi, takimi jak Amazonka, znajduje się tak wiele nowo powstałych cząstek aerozolu? Lasy tropikalne odgrywają kluczową rolę w globalnej regulacji klimatu, jednak niezwykle wysokie stężenie tych cząstek w górnych warstwach atmosfery stanowi zagadkę dla naukowców od 20 lat.
Nowe badania prowadzone przez Uniwersytet w Helsinkach sugerują, że izopren może dać odpowiedź. Izopren, najobficiej emitowany przez roślinność węglowodór niemetanowy, odgrywa znaczącą rolę w procesach atmosferycznych.
Opublikowano dzisiaj (4 grudnia) w Naturaw badaniu zbadano, w jaki sposób izopren przyczynia się do powstawania cząstek w górnej troposferze. Ta warstwa atmosferyczna rozciąga się od poziomu gruntu do około 18 kilometrów na równiku. Korzystanie z komory CLOUD o godz CERNnaukowcy sprawdzili, czy utlenione cząsteczki organiczne izoprenu (IP-OOM) – związki powstające podczas utleniania izoprenu w atmosferze – mogą generować nowe cząstki w ekstremalnie zimnych warunkach górnej troposfery, w temperaturach poniżej -30°C.
W badaniu zbadano także, w jaki sposób dodatkowe czynniki, w tym temperatura, kwasy śladowe i tlenki azotu, wpływają na proces tworzenia cząstek.
Zaskakująca rola izoprenu w szybkim tworzeniu się cząstek
Naukowcy odkryli, że cząsteczki organiczne natlenione izoprenem mogą szybko tworzyć nowe cząstki w warunkach górnej troposfery. Wcześniej uważano, że izopren ma znikomą zdolność do tworzenia cząstek; jednakże badanie to wykazało, że w pewnych warunkach izopren może powodować szybkie tworzenie się cząstek.
„Naszym kluczowym odkryciem jest obecność wyjątkowo niskich stężeń siarki kwas lub oksokwasy jodu radykalnie wzmagają tworzenie się cząstek, przyspieszając je nawet 100 razy szybciej w porównaniu do sytuacji, gdy obecne są wyłącznie utlenione związki organiczne w postaci izoprenu. Odkrycia te mogą wyjaśniać wysokie stężenia cząstek obserwowane na dużych wysokościach nad regionami tropikalnymi, takimi jak Amazonka” – wyjaśnia Jiali Shen, badacz ze stopniem doktora w Instytucie Badań Atmosfery i Systemów Ziemi (INAR) Uniwersytetu Helsińskiego.
Powiązanie powstawania cząstek ze zrozumieniem klimatu
Cząsteczki aerozolu są ważne dla klimatu, ponieważ rozpraszają i pochłaniają napływające promieniowanie słoneczne oraz zasiewają kropelki chmur, działając jako jądra kondensacji chmur. Te nowo opublikowane odkrycia mogą mieć znaczące implikacje dla naszej wiedzy na temat powstawania chmur i klimatu.
„Badanie to łączy obfite emisje izoprenu z tropikalnych lasów deszczowych z powstawaniem cząstek w górnej troposferze, podkreślając nowy aspekt interakcji między lasami a atmosferą. Wyniki te mogą prowadzić do udoskonalenia chemii atmosfery i modeli klimatycznych, potencjalnie zwiększając naszą zdolność przewidywania zmian klimatycznych i ich skutków” – mówi Xu-Cheng He, jeden z głównych badaczy biorących udział w badaniu.
„To badanie podkreśla złożone interakcje między lasami, atmosferą i klimatem. Pokazuje to, jak emisje z drzew mogą mieć dalekosiężny wpływ na powstawanie chmur i potencjalnie na globalny klimat. Tego typu badania podstawowe mają kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia procesów klimatycznych oraz naszej zdolności do przewidywania i łagodzenia zmian klimatycznych” – mówi profesor Katrianne Lehtipalo z Uniwersytetu Helsińskiego.
Odniesienie: „Nowe powstawanie cząstek z izoprenu w warunkach górnej troposfery” 4 grudnia 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08196-0
