De zuurgraad van de atmosfeer wordt in toenemende mate bepaald door kooldioxide en organische zuren zoals mierenzuur. De tweede hiervan draagt ​​bij aan de vorming van aerosoldeeltjes als voorloper van regendruppels en heeft daardoor invloed op de groei van wolken en de pH van regenwater. In eerdere atmosferische chemiemodellen van zuurvorming, mierenzuur had de neiging om een ​​kleine rol te spelen. De chemische processen achter de vorming ervan werden niet goed begrepen. Een internationaal team van onderzoekers onder auspiciën van Forschungszentrum Jülich is er nu in geslaagd deze leemte op te vullen en het dominante mechanisme bij de vorming van mierenzuur te ontcijferen. Dit maakt het mogelijk om atmosfeer- en klimaatmodellen verder te verfijnen. De resultaten van het onderzoek zijn nu gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Natuur .

In Duitsland, mensen zijn bekend met zure regen, vooral uit de ervaring van de jaren tachtig. De oorzaak hiervan was dat stikstofoxiden en zwaveloxiden die door mensen in de atmosfeer vrijkwamen, reageerden met de waterdruppels in de wolken om zwavelzuur en salpeterzuur te vormen. Zure regen heeft een pH van ongeveer 4,2-4,8, lager dan die van zuiver regenwater (5,5-5,7), die het gevolg is van het natuurlijke koolstofdioxidegehalte van de atmosfeer.

Echter, het chemische proces dat het grootste deel van het in de atmosfeer aanwezige mierenzuur vormt, was tot nu toe onbekend. Dr. Bruno Franco en Dr. Domenico Taraborrelli van Jülich's Institute of Energy and Climate Research-Troposphere hebben het nu ontcijferd:Formaldehyde wordt van nature gevormd door foto-oxidatie van vluchtige organische stoffen. Formaldehyde reageert in wolkdruppeltjes met watermoleculen om methaandiol te vormen. Het grootste deel hiervan wordt ontgast en reageert met OH-radicalen, soms het "detergent van de atmosfeer, " in een fotochemisch proces om mierenzuur te vormen. Een kleiner deel reageert met de vloeibare fase van de waterdruppels om ook mierenzuur te vormen dat door regen wordt verspreid.

"Volgens onze berekeningen de oxidatie van methaandiol in de gasfase produceert tot vier keer zoveel mierenzuur als wat wordt geproduceerd in andere bekende chemische processen in de atmosfeer, ", zegt Domenico Taraborrelli. Deze hoeveelheid verlaagt de pH van wolken en regenwater tot wel 0,3, die de bijdrage van organische koolstof aan de natuurlijke zuurgraad in de atmosfeer benadrukt.

Als eerste stap, de twee wetenschappers testten hun theorie met MESSy, een globaal model voor atmosferische chemie, en vergeleek de resultaten met teledetectiegegevens. Om de modellering uit te voeren, ze gebruikten de Jülich-supercomputer JURECA. Daaropvolgende experimenten in de SAPHIR-atmosfeersimulatiekamer van Jülich bevestigden de resultaten. "We nemen aan dat het aangetoonde mechanisme ook actief is in waterige aerosolen en van toepassing is op andere organische zuren zoals oxaalzuur, die tot op heden niet voldoende zijn verwerkt in modellen voor atmosferische chemie, ", zegt Taraborrelli. Een van de effecten hiervan zou een beter begrip kunnen zijn van de groei van aerosoldeeltjes en de ontwikkeling van wolken.