Drijvende luchtdeeltjes na rampen en andere grootschalige geologische gebeurtenissen kunnen een blijvende impact hebben op het leven op aarde. Vulkanische as kan naar de stratosfeer worden geprojecteerd en het luchtverkeer stilleggen door maandenlang in de atmosfeer te blijven hangen. Deeltjes van industriële ongevallen hebben het potentieel om volledige hemisferen te reizen voordat ze op de grond vallen. Een nieuw model op basis van chaostheorie, en gepubliceerd in de . van deze week Chaos , van AIP Publishing, probeert te helpen voorspellen hoe deeltjes bewegen bij dergelijke gebeurtenissen met het oog op mogelijke toepassingen voor geo-engineering om klimaatverandering tegen te gaan.

Met behulp van beschikbare windgegevens, onderzoeker Tímea Haszpra ontwikkelde een model om luchtdeeltjes te volgen terwijl ze de wereld rondreizen. Het gebruiken, ze heeft kaarten gemaakt die als atlassen kunnen worden gebruikt om te voorspellen hoe deeltjes, zoals vulkanische as of vervuiling, boven de wereld zal worden verspreid.

"Een van de meest verrassende onderdelen van het onderzoek is het brede scala aan individuele levens, " zei ze. "De levensduur varieerde van ongeveer twee tot 150 dagen voor typische vulkanische asdeeltjes. Meer dan 10% van de kleinere deeltjes overleeft wel een jaar in de atmosfeer, en meer dan 1% overleeft twee jaar."

Atmosferische deeltjesbeweging vertoont fractaalachtig gedrag, en wanneer gegevens speciaal worden gefilterd, een object dat chaotische deeltjesbeweging regelt en een chaotisch zadel wordt genoemd, kan worden gevonden. De paden van elk gesimuleerd deeltje vertonen eigenschappen die tijdelijk worden samengebracht door de veranderingen in de stroming van de atmosfeer, alsof je op het zadel zit, voordat hij van het zadel valt en, bijgevolg, naar de aarde vallen.

In het algemeen, ze ontdekte dat deeltjes die uit het gebied rond de evenaar komen het langst in de atmosfeer blijven, en deeltjes kleiner dan één micron kunnen jaren in de atmosfeer blijven voordat ze vallen.

De gemiddelde levensduur van een deeltje in de lucht is ongeveer een maand, maar ze ontdekten ook dat deeltjes in één gebied van een kaart tot 10 keer zo lang in de lucht kunnen zijn als deeltjes dichtbij op de kaart. Hoe deze levens over de hele wereld waren verdeeld, was afhankelijk van het seizoen.

Om de concepten in het document te illustreren, Haszpra heeft een online spel gemaakt, genaamd RePLaT-Chaos, waarmee spelers het onderwerp atmosferische advectie leren door hun eigen vulkaanuitbarstingen te creëren en te testen.

Haszpra gelooft dat haar bevindingen toekomstige inspanningen kunnen leveren die zijn gesuggereerd om zonreflecterende luchtdeeltjes te gebruiken om klimaatverandering tegen te gaan. Ze is van plan dit werk uit te breiden door historische meteorologische gegevens en klimaatmodellen op te nemen om beter te begrijpen hoe de verspreiding van deeltjes zou kunnen veranderen als het klimaat verandert.