science >> Wetenschap >  >> Natuur

Kleine deeltjes leiden tot helderdere wolken in de tropen

Tropische convectie tussen Fiji en Nieuw-Zeeland van de NASA DC-8 tijdens de Atmospheric Tomography (ATom)-missie op 5 februari, 2017. Krediet:Samuel Hall/Nationaal Centrum voor Atmosferisch Onderzoek

Wanneer wolken tropische luchtmassa's hoger in de atmosfeer brengen, dat lucht gassen kan opnemen die zich tot kleine deeltjes vormen, het starten van een proces dat uiteindelijk de wolken op een lager niveau kan ophelderen, volgens een door CIRES geleide studie die vandaag is gepubliceerd in Natuur . Wolken veranderen de stralingsbalans van de aarde, en uiteindelijk klimaat, afhankelijk van hoe helder ze zijn. En het nieuwe artikel beschrijft een proces dat zich op meer dan 40 procent van het aardoppervlak kan voordoen, wat kan betekenen dat de huidige klimaatmodellen de verkoelende impact van sommige wolken onderschatten.

"Als we begrijpen hoe deze deeltjes zich vormen en bijdragen aan de eigenschappen van wolken in de tropen, kunnen we wolken beter weergeven in klimaatmodellen en die modellen verbeteren. " zei Christina Williamson, een CIRES-wetenschapper die werkt bij NOAA's Chemical Sciences Division en de hoofdauteur van het artikel.

Het onderzoeksteam bracht in kaart hoe deze deeltjes zich vormen met behulp van metingen van een van de grootste en langste luchtstudies van de atmosfeer, een veldcampagne die het noordpoolgebied over een periode van drie jaar overspande.

Williamson en haar collega's, van CIRES, CU Boulder, NOAA en andere instellingen, waaronder CIRES-wetenschapper Jose Jimenez, nam wereldwijde metingen van aërosoldeeltjes als onderdeel van de NASA Atmospheric Tomography Mission, of atoom. Tijdens Atom, een volledig geïnstrumenteerd NASA DC-8-vliegtuig vloog vier pole-to-pole-implementaties - elk bestaande uit vele vluchten over een periode van 26 dagen - over de Stille en Atlantische Oceaan in elk seizoen. Het vliegtuig vloog van bijna zeeniveau naar een hoogte van ongeveer 12 km, continu broeikasgassen meten, andere sporengassen en aerosolen.

Atom-vluchten bemonsterden continu de atmosfeer van bijna zeeniveau tot een hoogte van ongeveer 12 km, in vier wereldwijde implementaties in elk seizoen. Krediet:NASA

"ATom is een vliegend scheikundelab, Williamson zei. "Onze instrumenten stelden ons in staat om aerosoldeeltjes en hun verspreiding in de atmosfeer te karakteriseren." De onderzoekers ontdekten dat gassen die naar grote hoogten werden getransporteerd door diepe, convectieve wolken in de tropen vormden grote aantallen zeer kleine aerosoldeeltjes, een proces dat conversie van gas naar deeltjes wordt genoemd.

Buiten de wolken, de lucht daalde naar het oppervlak en die deeltjes groeiden terwijl gassen condenseerden op sommige deeltjes en andere aan elkaar plakten om minder te vormen, grotere deeltjes. Eventueel, sommige deeltjes werden groot genoeg om de wolkeneigenschappen in de lagere troposfeer te beïnvloeden.

In hun studie hebben de onderzoekers toonden aan dat deze deeltjes wolken in de tropen opfleurden. "Dat is belangrijk omdat helderdere wolken meer energie van de zon terug naar de ruimte reflecteren, ' zei Williamson.

Luchtbemonsteringsinlaten op het NASA DC-8-vliegtuig. Krediet:Samuel Hall/Nationaal Centrum voor Atmosferisch Onderzoek

Het team observeerde deze deeltjesvorming in de tropen boven zowel de Stille als de Atlantische Oceaan, en hun modellen suggereren een wereldwijde band van nieuwe deeltjesvorming die ongeveer 40 procent van het aardoppervlak beslaat.

Op plaatsen met schonere lucht waar minder deeltjes uit andere bronnen voorkomen, het effect van aërosoldeeltjesvorming op wolken is groter. "En we maten in meer afgelegen, schonere locaties tijdens de Atom-veldcampagne, ' zei Williamson.

Hoe aerosolen en wolken de straling precies beïnvloeden, is een grote bron van onzekerheid in klimaatmodellen. "We willen wolken goed weergeven in klimaatmodellen, "Zei Williamson. "Waarnemingen zoals die in deze studie zullen ons helpen om aërosolen en wolken in onze modellen beter te beperken en kunnen modelverbeteringen sturen."