Jak chmury wpływają na klimat na Ziemi
Aerozole atmosferyczne to inaczej jądra kondensacji, wokół których zaczynają tworzyć się krople chmurowe i kryształy lodu. Aerozole te są zwykle emitowane bezpośrednio z powierzchni Ziemi (np. pył pustynny) lub formują się w atmosferze w wyniku kondensacji gazów śladowych o bardzo niskiej lotności. Aby zrozumieć z jakich par powstają aerozole atmosferyczne, młodzi naukowcy wykorzystali komorę CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) należącą do Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) z siedzibą w Genewie w Szwajcarii. Ta wykonana ze stali nierdzewnej komora o średnicy 3 m pozwala przeprowadzać realistyczne symulacje przeróżnych warunków pogodowych, w tym symulacje jonizacji powodowanej przez sztuczne promieniowanie kosmiczne, którego źródłem jest wiązka mezonów emitowana przez należący do CERN-u synchrotron pozytonowy. W ramach projektu CLOUD Initial Training Network (CLOUD TRAIN) przeprowadzono setki eksperymentów w komorze CLOUD. Dzięki nim naukowcy z 10 europejskich instytucji badawczych dokonali wielu ważnych odkryć. Po pierwsze okazało się, że niewielkie stężenia par amin w połączeniu z kwasem siarkowym mogą tworzyć aerozole w tempie porównywalnym do zaobserwowanego w atmosferze. Po drugie odkryto, że pary organiczne o wysokim stopniu utlenienia, pochodzące z terpenów biogenicznych w dużej mierze przyczyniają się do powstawania cząstek aerozoli i ich wzrostu w atmosferze. Aminy, będące pochodnymi amoniaku, są odpowiedzialne za zapach wydzielany w wyniku rozkładu materiału organicznego zawierającego białka. Doświadczenia przeprowadzone w ramach projektu CLOUD-TRAIN udowodniły, że niskie stężenia aminów zwykle obecne w atmosferze – objętościowo zaledwie kilka części na trylion – w obecności kwasu siarkowego są wystarczające do uformowania się aerozoli atmosferycznych. Terpeny to pary organiczne emitowane przez rośliny, zwłaszcza iglaste. W tej kwestii badania CLOUD-TRAIN wykazały, że szybkie utlenianie powoduje powstawanie substancji organicznych o niezwykle niskiej lotności. Substancje te bardzo szybko przekształcają się w nowe aerozole – nawet, co zaskakujące, przy braku kwasu siarkowego. Naukowcy odkryli, że promieniowanie jonizujące pochodzenia kosmicznego ma nieznaczny wpływ na tempo tworzenia się cząstek aerozoli z kwasu siarkowego i amin, jednak z drugiej strony w przypadku terpenów zwiększa to tempo ze wskaźnikiem 10-100. Prace przeprowadzone w komorze CLOUD przez uczestników projektu CLOUD-TRAIN pomogą ulepszyć globalne modele klimatu przez zmniejszenie ilości niewiadomych dotyczących aerozoli i chmur. Odkrycia projektu CLOUD pomogą również zidentyfikować źródła cząstek zanieczyszczeń (smog) w dużych miastach. Zespół CLOUD-TRAIN opublikował wiele artykułów w prestiżowych czasopismach naukowych takich jak Nature i Science.
Słowa kluczowe
Chmury, globalne ocieplenie, aerozole, CLOUD-TRAIN, nukleacja aerozoli, promieniowanie jonizujące
