Vaste aerosolen gevonden in de Arctische atmosfeer kunnen de vorming van wolken en het klimaat beïnvloeden

[univers]

Krediet: CC0 Publiek Domein

Het noordpoolgebied verliest snel zee-ijs, en minder ijs betekent meer open water, en meer open water betekent meer gas- en aerosolemissies van de oceaan naar de lucht, waardoor de atmosfeer opwarmt en het bewolkter wordt.

Dus toen onderzoekers van het laboratorium van de aërosolwetenschapper Kerri Pratt van de Universiteit van Michigan in de zomer van 2015 aërosolen uit de Arctische atmosfeer verzamelden, ontdekte Rachel Kirpes, toen een doctoraalstudent, iets merkwaardigs: vernevelde ammoniumsulfaatdeeltjes zagen er niet uit als typische vloeibare aërosolen.

In samenwerking met collega-aërosolwetenschapper Andrew Ault ontdekte Kirpes dat ammoniumsulfaatdeeltjes, die vloeibaar hadden moeten zijn, eigenlijk vast waren. De resultaten van het team zijn gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences .

Vaste aerosolen kunnen de vorming van wolken in het noordpoolgebied veranderen. En naarmate het Noordpoolgebied ijs verliest, verwachten onderzoekers meer van deze unieke deeltjes te zien die worden gevormd door oceanische emissies in combinatie met ammoniak van vogels, wat de wolkenvorming en het klimaat zal beïnvloeden. Bovendien is het begrijpen van de kenmerken van aërosolen in de atmosfeer van cruciaal belang voor het verbeteren van het vermogen van klimaatmodellen om het huidige en toekomstige klimaat in het noordpoolgebied en daarbuiten te voorspellen.

"Het noordpoolgebied warmt sneller op dan waar ook ter wereld. Aangezien we meer emissies hebben van open water in de atmosfeer, kunnen dit soort deeltjes belangrijker worden", zegt Pratt, universitair hoofddocent scheikunde en aard- en milieuwetenschappen. "Dit soort waarnemingen zijn zo belangrijk omdat we zo weinig waarnemingen hebben om zelfs maar de nauwkeurigheid van modellen van de Arctische atmosfeer te evalueren.

"Met zo weinig waarnemingen krijg je soms zulke verrassingen als je metingen doet. Deze deeltjes leken niet op iets dat we ooit hadden gezien in de literatuur, in het noordpoolgebied of waar dan ook ter wereld."

De aerosolen die in het onderzoek werden waargenomen, waren tot 400 nanometer, of ongeveer 300 keer kleiner dan de diameter van een mensenhaar. Ault, universitair hoofddocent scheikunde, zegt dat aërosolen in het noordpoolgebied doorgaans als vloeibaar worden beschouwd.

Zodra de relatieve vochtigheid van de atmosfeer 80% bereikt - ongeveer het niveau van een vochtige dag - wordt het deeltje vloeibaar. Wanneer je de spuitbus weer uitdroogt, wordt hij pas een vaste stof als de relatieve vochtigheid ongeveer 35%-40% is. Omdat de lucht boven de Noordelijke IJszee - of welke oceaan dan ook - vochtig is, verwachten onderzoekers vloeibare aerosolen te zien.

"Maar wat we zagen is een vrij nieuw fenomeen waarbij een klein deeltje in botsing komt met onze druppeltjes bij een luchtvochtigheid van minder dan 80%, maar boven de 40%. In wezen biedt dit een oppervlak voor de aerosol om te stollen en een vaste stof te worden bij een hogere relatieve luchtvochtigheid. luchtvochtigheid dan je had verwacht," zei Ault.

"Deze deeltjes leken veel meer op een knikker dan op een druppel. Dat is heel belangrijk, vooral in een regio waar niet veel metingen zijn gedaan, omdat die deeltjes uiteindelijk kunnen fungeren als de zaden van wolken of dat er reacties op kunnen plaatsvinden ."

Bovendien zeggen de onderzoekers dat de grootte, samenstelling en fase van atmosferische aerosolen de klimaatverandering beïnvloeden door wateropname en wolkenvorming.

"Het is onze taak om modelbouwers te blijven helpen bij het verfijnen van hun modellen," zei Ault. "Het is niet zo dat de modellen het bij het verkeerde eind hebben, maar ze hebben altijd meer nieuwe informatie nodig als de gebeurtenissen op de grond veranderen, en wat we zagen was iets totaal onverwachts."

Pratts team verzamelde in augustus-september 2015 spuitbussen in Utqiaġvik, het noordelijkste punt van Alaska. Om dit te doen, gebruikten ze wat een meertraps impactor wordt genoemd, een apparaat met verschillende fasen die deeltjes verzamelen op basis van hun grootte. Kirpes analyseerde deze deeltjes later in het laboratorium van Ault met behulp van microscopie- en spectroscopietechnieken die de samenstelling en fase van deeltjes kleiner dan 100 nanometer kunnen onderzoeken.

"Als we tientallen jaren terug zouden gaan toen er ijs in de buurt van de kust was, zelfs in augustus en september, zouden we deze deeltjes niet waarnemen. We observeren de gevolgen van dit klimaat dat al verandert," zei Pratt. "We moeten de realiteit vastleggen in modellen die wolken en de atmosfeer simuleren, die cruciaal zijn voor het begrijpen van het energiebudget van de Arctische atmosfeer, voor deze plek die sneller verandert dan waar dan ook."

https://phys.org/news/2022-03-solid-aer ... mpact.html