Onweersbuien direct boven twee van 's werelds drukste scheepvaartroutes zijn aanzienlijk krachtiger dan stormen in gebieden van de oceaan waar schepen niet reizen, volgens nieuw onderzoek.

Een nieuwe studie die bliksem over de hele wereld in kaart brengt, vindt dat blikseminslagen bijna twee keer zo vaak voorkomen direct boven drukbezochte scheepvaartroutes in de Indische Oceaan en de Zuid-Chinese Zee dan in delen van de oceaan die grenzen aan scheepvaartroutes met een vergelijkbaar klimaat.

Het verschil in bliksemactiviteit kan niet worden verklaard door veranderingen in het weer, volgens de auteurs van de studie, die concluderen dat aërosoldeeltjes die worden uitgestoten in scheepsuitlaatgassen veranderen hoe onweerswolken zich boven de oceaan vormen.

De nieuwe studie is de eerste die aantoont dat uitlaatgassen van schepen de intensiteit van onweersbuien kunnen veranderen. De onderzoekers concluderen dat deeltjes uit scheepsuitlaatgassen wolkendruppels kleiner maken, ze hoger in de atmosfeer te tillen. Dit zorgt voor meer ijsdeeltjes en leidt tot meer bliksem.

De resultaten leveren een aantal van de eerste bewijzen dat mensen de wolkenformatie bijna continu veranderen, in plaats van na een specifiek incident zoals een natuurbrand, volgens de auteurs. Wolkenvorming kan regenpatronen beïnvloeden en het klimaat veranderen door te veranderen hoeveel zonlichtwolken naar de ruimte reflecteren.

"Het is een van de duidelijkste voorbeelden van hoe mensen de intensiteit van stormprocessen op aarde daadwerkelijk veranderen door de uitstoot van deeltjes door verbranding, " zei Joel Thornton, een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Washington in Seattle en hoofdauteur van de nieuwe studie in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

"Het is de eerste keer dat we letterlijk, een rokend pistool, laat zien over ongerepte oceaangebieden dat de hoeveelheid bliksem meer dan verdubbelt, " zei Daniël Rosenfeld, een atmosferische wetenschapper aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem die niet betrokken was bij het onderzoek. "De studie laat zien, hoogst ondubbelzinnig, de relatie tussen antropogene emissies - in dit geval van dieselmotoren - op diepe convectieve wolken."

Bliksem en uitlaat in kaart brengen

Alle verbrandingsmotoren stoten uitlaatgassen uit, die microscopisch kleine deeltjes roet en verbindingen van stikstof en zwavel bevat. Deze deeltjes, bekend als aerosolen, vormen de smog en nevel die typerend zijn voor grote steden. Ze fungeren ook als wolkencondensatiekernen - de zaden waarop wolken worden gevormd. Waterdamp condenseert rond aerosolen in de atmosfeer, het creëren van druppeltjes waaruit wolken bestaan.

Vrachtschepen die oceanen oversteken, stoten continu uitlaatgassen uit en wetenschappers kunnen scheepsuitlaatgassen gebruiken om beter te begrijpen hoe aerosolen de vorming van wolken beïnvloeden.

In de nieuwe studie co-auteur Katrina Virts, een atmosferische wetenschapper bij NASA Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, analyseerde gegevens van het World Wide Lightning Location Network, een netwerk van sensoren die blikseminslagen over de hele wereld lokaliseren, toen ze een bijna rechte lijn van blikseminslagen over de Indische Oceaan opmerkte.

Virts en haar collega's vergeleken de locatiegegevens van de bliksem met kaarten van de uitlaatpluimen van schepen uit een wereldwijde database met scheepsemissies. Kijkend naar de locaties van 1,5 miljard blikseminslagen van 2005 tot 2016, het team vond gemiddeld bijna twee keer zoveel blikseminslagen op belangrijke routes die schepen over de noordelijke Indische Oceaan nemen, door de Straat van Malakka en in de Zuid-Chinese Zee, in vergelijking met aangrenzende gebieden van de oceaan met vergelijkbare klimaten.

Jaarlijks passeert meer dan $ 5 biljoen van de wereldhandel de Zuid-Chinese Zee en bijna 100, Alleen al door de Straat van Malakka varen duizend schepen. Bliksem is een maat voor de stormintensiteit, en de onderzoekers ontdekten de opleving van de bliksem al in 2005.

"Het enige wat we hoefden te doen, was een kaart maken van waar de bliksem was verbeterd en een kaart van waar de schepen reizen en het was vrij duidelijk uit de co-locatie van beide dat de schepen op de een of andere manier betrokken waren bij het verbeteren van de bliksem, ' zei Thornton.

Wolkenzaden vormen

Watermoleculen hebben aerosolen nodig om te condenseren tot wolken. Waar de atmosfeer weinig aerosoldeeltjes heeft - boven de oceaan, bijvoorbeeld - watermoleculen hebben minder deeltjes om rond te condenseren, dus wolkendruppels zijn groot.

Wanneer er meer aerosolen aan de lucht worden toegevoegd, zoals van scheepsuitlaat, watermoleculen hebben meer deeltjes om rond te verzamelen. Er vormen zich meer wolkendruppels, maar ze zijn kleiner. lichter zijn, deze kleinere druppeltjes reizen hoger de atmosfeer in en meer van hen bereiken de vrieslijn, meer ijs maken, waardoor er meer bliksem ontstaat. Stormwolken worden geëlektrificeerd wanneer ijsdeeltjes met elkaar en met niet-bevroren druppeltjes in de wolk botsen. Bliksem is de manier waarop de atmosfeer die opgebouwde elektrische lading neutraliseert.

Schepen verbranden vuilere brandstoffen in de open oceaan, weg van de haven, meer aerosolen uitspuwen en nog meer bliksem creëren, zei Thornton.

"Ik denk dat het een heel opwindende studie is, omdat het het meest solide bewijs is dat ik heb gezien dat aerosolemissies diepe convectieve wolken kunnen beïnvloeden en deze kunnen intensiveren en hun elektrificatie kunnen vergroten, " zei Steven Sherwood, een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van New South Wales in Sydney die niet betrokken was bij het onderzoek.

"We stoten veel dingen uit in de atmosfeer, waaronder veel luchtvervuiling, fijnstof, en we weten niet wat het met wolken doet, "Zei Sherwood. "Dat is lange tijd een enorme onzekerheid geweest. Dit onderzoek lost dat niet op, maar het geeft ons een voet tussen de deur om ons begrip te kunnen testen op een manier die ons een stap dichter zal brengen bij het oplossen van enkele van die grotere vragen over wat enkele van de algemene effecten zijn van onze emissies op wolken."