Verborgen in de zoutnevel van golven die op het strand beuken, zijn aanwijzingen voor de toekomst van onze planeet.

Chemici van de Universiteit van Wisconsin-Madison wenden zich tot waar de oceaan de lucht ontmoet om te bestuderen hoe ons verleden, huidige en toekomstige klimaten worden beïnvloed door een complexe aerosol bestaande uit zeewater, lucht en stukjes organisch materiaal van de organismen die de oceaan naar huis roepen.

De onderzoekers zijn lid van het Centre for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment, of CAICE, een door de National Science Foundation gefinancierd samenwerkingsverband dat zich toelegt op het ontrafelen van de impact van deze aerosoldeeltjes op de luchtkwaliteit en het klimaat.

Omdat oceanen 70 procent van de planeet bedekken, het is een ontmoedigende taak.

"Er is veel water - veel oceaan - en veel wind, " zegt Joseph R. Gord, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker bij UW-Madison, die met CAICE werkt.

CAICE ontving onlangs $ 20 miljoen van de NSF om de tweede vijf jaar te financieren, met $ 3 miljoen gepland voor UW-Madison. Gevestigd aan de Universiteit van Californië, San Diego, CAICE is een samenwerking tussen 12 universiteiten en instituten in het hele land.

"Om het huidige klimaat te begrijpen, we moeten weten wat er gebeurde voordat we hier waren, " zegt Timothy Bertram, associate director van CAICE en hoogleraar scheikunde aan UW-Madison. "We willen weten welke aerosoldeeltjes, centraal in wolkenvorming en het klimaatsysteem, zag eruit als in pre-industriële tijden."

Om vroegere omstandigheden te onderzoeken, CAICE-wetenschappers construeerden een oceaan-interfacemodel om de chemische samenstelling van zeespray in het laboratorium na te bootsen. Hierdoor kunnen de onderzoekers de omstandigheden veranderen en verschillende geologische tijdsperioden of omgevingsfactoren simuleren. Veranderende oceaantemperaturen, een toename van de zuurgraad van de oceaan, vervuiling en schadelijke algenbloei veranderen allemaal de samenstelling van deze aerosolzone en kunnen de weerpatronen en de menselijke gezondheid beïnvloeden.

"We willen begrijpen hoe het natuurlijke proces werkt, Bertram zegt. "We willen ook begrijpen hoe mensen de oceanen beïnvloeden en welke rol die kan spelen op deze kleine deeltjes."

De nieuwe NSF-subsidie ​​zal het project concentreren op drie hoofdonderdelen:deeltjesproductie; chemische reacties op het grensvlak water-lucht; en hoe deeltjes wolkenvorming beïnvloeden.

UW-Madison-onderzoekers richten zich op chemische reacties tussen aerosoldeeltjes en atmosferische gassen. Een klasse gassen, bekend als reactieve stikstofverbindingen, kan de concentratie van oxidanten in de atmosfeer sterk beïnvloeden. Deze oxidanten, zoals ozon, zijn cruciaal voor de nauwkeurigheid van chemie- en klimaatmodellen.

"Door het gedrag van deze moleculen te begrijpen, we rusten en stellen mensen die andere klimaatprocessen diepgaand bestuderen in staat om betere voorspellingen en modellen van de atmosfeer te maken, ' zegt Gord.

Concentraties van reactieve stikstofverbindingen in de atmosfeer beïnvloeden ook de hoeveelheid fijnstof, die, samen met ozon, tol kan eisen van de menselijke gezondheid. Zowel ozon als fijnstof worden gecontroleerd door de Environmental Protection Agency.

"Een enorm aantal moleculen dragen bij aan het totaalbeeld van het klimaat, "zegt Gord. "We bestuderen enkele van de publiekelijk minder bekende spelers om hun gedrag te begrijpen, zodat mensen die naar het hele plaatje kijken nauwkeurige uitgangspunten hebben voor het werk dat ze doen."

De CAICE-medewerkers bouwen voort op een snel groeiende verzameling gegevens en op een gedeelde interesse en ervaring in chemie en klimaatwetenschap.

"Ons centrum put niet alleen uit chemici van alle soorten, maar ook biologen en oceanografen, en we verbinden rechtstreeks met de klimaatmodelleringsgemeenschap, " zegt Gil Nathanson, een professor in de chemie aan UW-Madison en senior onderzoeker bij CAICE. "Het is een enorme onderneming die leidt tot zowel fundamentele als tastbare ontdekkingen."