Wetenschap
Nieuw klimaatonderzoek toont aan dat bewolking gemakkelijker te beïnvloeden is dan eerder werd gedacht
Een nieuwe analyse van wolkenmetingen van buiten de kust van Californië, gecombineerd met mondiale satellietmetingen, laat zien dat zelfs aerosoldeeltjes zo klein als 25-30 nanometer kunnen bijdragen aan wolkenvorming. Daarom kan de klimaatimpact van kleine aërosolen worden onderschat.
Wolken behoren tot de minst begrepen entiteiten in het klimaatsysteem en de grootste bron van onzekerheid bij het voorspellen van toekomstige klimaatverandering. Om wolken te beschrijven, moet je weersystemen begrijpen op de schaal van honderden kilometers en microfysica tot op de schaal van moleculen.
De nieuwe studie werpt nieuw licht op wat er op moleculaire schaal gebeurt, waarbij de nadruk ligt op wolkencondensatiekernen in mariene stratuswolken:laaggelegen, horizontaal gelaagde wolken. De studie, "Supersaturation and Critical Size of Cloud Condensation Nuclei in Marine Stratus Clouds", is gepubliceerd in Geophysical Research Letters .
Het is bekend dat wolkenvorming afhankelijk is van twee basisvoorwaarden:1) De atmosfeer is oververzadigd met water, wat betekent dat er zoveel water in de lucht zit dat deze vloeibaar kan worden, en 2) Een zaaddeeltje dat een wolkencondensatiekern wordt genoemd, is aanwezig, waarop het water kan condenseren.
Deze zaden moeten groter zijn dan een kritische grootte, zodat water kan condenseren en druppels kan vormen. Algemeen wordt aangenomen dat de kritische grootte ongeveer 60 nanometer of groter is.
Wetenschappers van de Technische Universiteit van Denemarken, de Universiteit van Kopenhagen en de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem hebben deze kritische omvang van kleine aërosoldeeltjes, of protozaden, onderzocht. Het blijkt dat een grootte van 25-30 voldoende kan zijn om uit te groeien tot wolkencondensatiekernen.
‘Aangezien de protozaden veel kleiner kunnen zijn dan eerder werd gedacht, is wolkenvorming gevoeliger voor veranderingen in aërosolen dan eerder werd gedacht, vooral in ongerepte gebieden waar mariene stratuswolken dominant zijn’, zegt Henrik Svensmark, senior onderzoeker bij DTU Space en hoofd auteur van het artikel.
Door een hogere oververzadiging van water in de wolken worden kleinere aërosolen geactiveerd tot wolkendruppels. Simpel gezegd:hoe meer water er is, hoe gemakkelijker het kan condenseren en hoe kleiner het zaadje moet zijn.
De basis van het onderzoek waren metingen van mariene stratuswolken, uitgevoerd in 2014 door onderzoekers uit Nevada. Deze metingen laten een verband zien tussen de hoeveelheid wolkendruppels en de oververzadiging van water in de atmosfeer. Dankzij de metingen, gecombineerd met mondiale satellietmetingen van het MODIS-instrument, konden de wetenschappers de hoeveelheid wolkendruppels berekenen, waaruit een mondiale kaart van oververzadiging kan worden afgeleid.
Hier is de verrassing:de oververzadiging is over het algemeen hoger dan eerder werd aangenomen. Omdat oververzadiging de kritische grootte van het zaadje bepaalt, kunnen zelfs kleine zaadjes dienen als wolkencondensatiekernen. In plaats van dat aërosolen tot 60 nm of meer groeien, is een grootte van 25–30 nm voldoende.
"Het lijkt niet veel, maar de implicaties kunnen groot zijn", zegt Henrik Svensmark.
"Ongeveer de helft van alle wolkencondensatiekernen wordt gevormd door tienduizenden moleculen die één voor één samenklonteren en een aërosoldeeltje vormen. Dat kost tijd; hoe langer het duurt, hoe groter het risico om te verdwalen.
"De huidige modellen laten zien dat als gevolg van de groeitijd de meeste kleine aerosolen verloren gaan voordat ze de kritische omvang bereiken, en dat wolkenvorming dus tamelijk ongevoelig is voor veranderingen in de productie van kleine aerosolen. Onze resultaten veranderen dit begrip als aerosolen moet veel minder groeien, wat belangrijk is voor het modelleren van wolken en klimaatvoorspellingen."