Pohľady z výskumného lietadla DC-8 lietajú cez oceánsku hraničnú vrstvu, časť atmosféry blízko povrchu oceánu, kde oceán ovplyvňuje tvorbu mrakov. kredit: Sam Hall
Život v oceáne pomáha vytvárať oblaky, ale existujúce mraky udržujú nové na uzde
Postavte sa na okraj oceánu a vezmite si veľký závan soľného spreja a ucítite štipľavú, štipľavú vôňu oceánu. Ten zrelý, takmer hnijúci zápach? To je síra.
Morský planktón vdýchne do vzduchu ročne viac ako 20 miliónov ton síry, väčšinou vo forme dimetylsulfidu (DMS). Táto chemická látka vo vzduchu sa môže zmeniť na sírovú kyselina, ktorý pomáha vytvárať oblaky tým, že dáva kvapkám vody miesto, kde sa môžu vytvárať. Na úrovni svetových oceánov tento proces ovplyvňuje celé podnebie.
Ale nový výskum z University of Wisconsin-Madison, Národného úradu pre oceán a atmosféru a ďalších naznačuje, že viac ako tretina DMS emitovaných z oceánu nemusí nikdy pomôcť vytvárať nové oblaky, pretože sa strácajú v samotných oblakoch. Nové zistenia výrazne menia prevládajúce chápanie toho, ako morský život ovplyvňuje oblaky, a mohli by zmeniť spôsob, akým vedci odhadujú, ako oblaky reagujú na zmeny v oceánoch.
Prvý autor štúdie Gordon Novak na obrázku s prístrojom na snímanie chemikálií Národnej správy oceánov a atmosféry použitým v štúdii. Kredity: S láskavým dovolením Gordona Nowakiho
Mraky hrajú dôležitú úlohu v globálnom podnebí tým, že odrážajú slnečné svetlo do vesmíru a regulujú zrážky. Aby sme pochopili dôsledky zmeny klímy, je potrebné ich presne predpovedať.
„Ukazuje sa, že tento príbeh o vytváraní oblakov bol v skutočnosti neúplný,“ hovorí Tim Bertram, profesor chémie UW-Madison a hlavný autor novej správy. „Za posledné tri alebo štyri roky sme spochybnili časti tohto príbehu, a to prostredníctvom laboratórnych experimentov, ako aj rozsiahlymi poľnými experimentmi. Teraz dokážeme lepšie charakterizovať body medzi tým, čo vychádza z oceánu. A ako vytvárate tieto častice, ktoré podporujú tvorbu mrakov. “
Postgraduálny študent UW-Madison Gordon Novak spolu s kolegami z 13 ďalších inštitúcií vypracoval analýzu zverejnenú 11. októbra 2021. Zborník Národnej akadémie vied.
Pred niekoľkými rokmi táto skupina spolupracovníkov v NOAA na čele s Patrickom Veresom zistila, že na ceste k získaniu kyseliny sírovej sa DMS zmení na molekulu predtým známu ako HPMTF, ktorá nebola nikdy predtým identifikovaná. Pre novú štúdiu tím použil NASA-Vlastnícke, prístrojmi nabité lietadlo na zachytenie podrobných meraní týchto chemikálií v otvorenom oceáne pod mrakmi a za slnečnej oblohy.
„Je to obrovské lietadlo DC-8.“ Je to lietajúce laboratórium. V podstate boli odstránené všetky sedadlá a bolo zavedené veľmi presné chemické zariadenie, ktoré umožňuje tímu vo veľmi nízkych koncentráciách merať molekuly emitované do atmosféry a všetky chemické medziprodukty, “hovorí Bertram.
Z letových údajov tím zistil, že HPMTF sa ľahko rozpúšťa vo vodných kvapôčkach existujúcich mrakov, čím natrvalo odstráni túto síru z procesu nukleácie mrakov. V oblastiach bez oblakov prežije viac HMPTF, aby vytvorili kyselinu sírovú a pomohli vytvoriť nové oblaky.
na čele s kolegami Floridská štátna univerzitaV tejto štúdii tím zodpovedal za tieto nové merania vo väčšom globálnom modeli oceánskej atmosférickej chémie. Zistili, že týmto spôsobom sa v oblakoch stráca 36% síry z DMS. Ďalších 15% síry sa stratí inými procesmi, takže výsledkom je, že DMS môže pomôcť nukleačným oblakom uvoľniť menej ako polovicu síry ako oceánsky planktón.
„Táto strata síry v oblakoch znižuje rýchlosť tvorby menších častíc, takže znižuje aj rýchlosť tvorby samotného jadra oblaku. Vplyv na jasnosť mraku a ďalšie vlastnosti bude potrebné v budúcnosti preskúmať, hovorí Bertram.“
Vedci donedávna do značnej miery ignorovali vplyv oblakov na chemické procesy v oceáne, čiastočne preto, že je ťažké získať dobré údaje z vrstvy mrakov. Nová štúdia však ukazuje silu správnych nástrojov na získanie týchto údajov a dôležitú úlohu, ktorú cloudy zohrávajú, a dokonca ovplyvňujú procesy, ktoré vedú k vzniku samotných cloudov.
„Táto práca skutočne otvorila túto oblasť morskej chémie,“ hovorí Bertram.
Odkaz: „Rýchle odstraňovanie produktov oxidácie dimetylsulfidu v oblakoch obmedzuje produkciu jadier SO a oblakov kondenzácie v morskom prostredí“ Gordon A. Nowak, Charles H. Fit, Christopher D. Holmes, Patrick R. Veres, J. Andrew Newman, Ian Faluna, Joel A. Thornton, Glenn M. Wolfe, Michael P. Vermuel, Christopher M. Jernigan, Jeff Peichl, Thomas B. Ryerson, Chelsea R. Thompson, Ilan Bourgeois, Carsten Warnke, Georgios I. Gakatzelis, Matthew M. Cogon, Kanako Sekimoto, T. Paul Bui, Jonathan Dean-Day, Glenn S. Diskin, Joshua P. DiGangi, John B. Nowak, Richard H. Moore, Elizabeth B. Wiggins, Edward L. Winstead, Claire Robinson, K. Lee Thornhill, Kevin J. Sanchez, Samuel R. Hall, Kirk Ullmann, Maximilian Dollner, Bernadette Weinzierl, Donald R. Blake a Timothy H. Bertram, 11. októbra 2021, Zborník Národnej akadémie vied.
DOI: 10,1073/pns.2110472118
Túto prácu podporili National Science Foundation (GEO AGS 1822420 a CHE 1801971), NASA (Granty 80NSSC19K1368 a NNX16AI57G) a Ministerstvo poľnohospodárstva USA (Grant CA-D-LAW-2481-H).
