Science >> Wetenschap >  >> Natuur

De Zuidelijke Oceaan heeft de schoonste lucht op aarde – wetenschappers hebben zojuist ontdekt waarom

Een afbeelding in ware kleuren van de geostationaire Himawari-8-satelliet die het studiegebied toont en een voorbeeld van gesloten en open honingraatachtige MCC-wolken (cellulaire convectie op mesoschaal) boven de Zuidelijke Oceaan. Credit:Tahereh Alinejadtabrizi / npj Klimaat- en atmosferische wetenschap

De Zuidelijke Oceaan staat bekend om de schoonste lucht op aarde. Maar de precieze redenen waarom zijn tot nu toe een mysterie gebleven.



Er is meer aan de hand dan alleen een gebrek aan menselijke activiteit. Ja, er zijn daar beneden minder mensen die industriële chemicaliën gebruiken en fossiele brandstoffen verbranden. Maar er zijn ook natuurlijke bronnen van fijne deeltjes, zoals zout uit opspattend zeewater of stof dat door de wind wordt opgewaaid.

Ongeacht de herkomst worden fijne vaste deeltjes of vloeistofdruppeltjes die in de lucht zweven, "aërosolen" genoemd. Wij beschouwen schone lucht als een laag aerosolgehalte, zonder onderscheid te maken tussen natuurlijke of industriële bronnen.

Ons recente onderzoek, gepubliceerd in npj Climate and Atmospheric Science , heeft ontdekt dat wolken en regen een cruciale rol spelen bij het schoonwassen van de atmosfeer.

De rol van wolken en regen begrijpen

De aërosolniveaus boven de Zuidelijke Oceaan worden beïnvloed door een reeks factoren. Deze omvatten de hoeveelheid zoutnevel en seizoensvariaties in de groei van kleine plantachtige organismen, fytoplankton genaamd, die een bron zijn van door de lucht verspreide sulfaatdeeltjes.

Er worden minder sulfaten geproduceerd in de winter, wanneer de lucht boven de Zuidelijke Oceaan het meest ongerept is.

Maar dat is niet het volledige verhaal. De Zuidelijke Oceaan is ook de meest bewolkte plek op aarde. Het ervaart kortstondige, sporadische buien zoals nergens anders. We wilden de rol van wolken en regen bij het zuiveren van de lucht begrijpen.

De grootste belemmering voor het begrijpen van deze processen is altijd het gebrek aan hoogwaardige waarnemingen van wolken, regenval en aerosolen geweest in dit slecht waargenomen deel van de wereld.

Gelukkig stelt een nieuwe generatie satellieten ons in staat beelden van wolken met ongekend detail te bestuderen. We hebben een computerprogramma ontwikkeld om verschillende wolkenpatronen boven een uitgestrekt gebied van de Zuidelijke Oceaan te herkennen.

In het bijzonder waren we op zoek naar kenmerkende honingraatvormige patronen in het wolkenveld. Deze honingraatachtige wolken zijn van groot belang omdat ze een belangrijke rol spelen bij het reguleren van het klimaat.

Wanneer de honingraatcel gevuld is met wolken of ‘gesloten’ is, is deze witter en helderder, waardoor meer zonlicht terug de ruimte in wordt gereflecteerd. Deze wolken helpen de aarde dus koel te houden.

Lege of ‘open’ honingraatcellen laten daarentegen meer zonlicht binnen.

Deze ingewikkeldheden blijven een bron van fouten bij het modelleren van het klimaat op aarde, omdat ze niet op de juiste manier worden meegenomen. Het is belangrijk om de balans tussen open en gesloten cellen goed te vinden, anders kunnen de resultaten ver uit elkaar liggen.

Of de honingraatcellen open of gesloten zijn, heeft ook te maken met de hoeveelheid neerslag die ze kunnen produceren.

Het wereldberoemde atmosferische gasmeetstation in Kennaook/Cape Grim op het noordwestelijke puntje van Tasmanië. Credit:CSIRO

De cellen zijn groot genoeg om vanuit de ruimte te zien, met een diameter van ongeveer 40-60 km. We kunnen ze dus bestuderen met behulp van satellietbeelden.

Ons onderzoek komt bijzonder actueel gezien de lancering deze maand van een wolken- en neerslagexperiment bij Kennaook/Cape Grim in Tasmanië. Het doel is om gegevens met een hogere resolutie over wolken, regen en zonlicht te verkrijgen.

Aërosolen uit de lucht schrobben

We hebben de honingraatwolkenpatronen vergeleken met metingen van aërosolen van het observatorium Kennaook/Cape Grim en ook met de regenwaarnemingen van het Bureau of Meteorology van een nabijgelegen regenmeter.

Onze resultaten toonden aan dat dagen met de schoonste lucht verband hielden met de aanwezigheid van open honingraatwolken. We denken dat dit komt doordat deze wolken sporadische maar intense regenbuien genereren, die de aërosoldeeltjes uit de lucht lijken te "wassen".

Het is enigszins contra-intuïtief, maar het blijkt dat de open cellen meer vocht bevatten en meer regen produceren dan de donzige witte gesloten cellen gevuld met wolken. We ontdekten dat de open honingraatwolken zes keer zoveel regen produceren als de gesloten wolken.

Dus wat per satelliet op minder bewolkt weer lijkt, veroorzaakt feitelijk de meest effectieve regenbuien om de aerosolen weg te spoelen. Terwijl het gevulde of gesloten honingraatpatroon, dat er troebeler uitziet, minder effectief is. Dat was een van de meer verrassende aspecten van onze bevindingen.

We ontdekten dat de lege honingraten veel vaker voorkomen tijdens de wintermaanden, wanneer de lucht het schoonst is.

We wilden ook weten waardoor wolkenvelden er zo uitzien. Onze analyse suggereert dat grootschalige weersystemen het patroon van het wolkenveld beheersen. Terwijl weerbarstige stormen over de Zuidelijke Oceaan razen, produceren ze deze open en gesloten cellen.

Verfrissende lucht en betere klimaatmodellen

Ons onderzoek heeft een nieuw stukje toegevoegd aan de puzzel waarom de Zuidelijke Oceaan de schoonste lucht ter wereld heeft. Neerslag is de sleutel, vooral regen uit deze heldere, open honingraatcelachtige wolken. Wij waren de eersten die ontdekten dat zij werkelijk verantwoordelijk zijn voor het opruimen van alle lucht die over de Zuidelijke Oceaan stroomt.

Deze honingraatpatronen worden tijdens de winter ook aangetroffen in zowel de Noord-Atlantische Oceaan als de Noord-Pacifische regio. Ons werk zal dus ook helpen verklaren hoe deze wolken aerosolen, inclusief stof en vervuiling, op deze locaties verwijderen. En onze bevindingen zullen de klimaatmodellen helpen verbeteren, waardoor nauwkeurigere voorspellingen mogelijk worden.

Regen schrobt de aerosolen uit de lucht, op vrijwel dezelfde manier als een wasmachine kleding schoonmaakt.

Nadat het koufront is doorgekomen, is de lucht schoon. Als u aan de zuidkust van Australië overwintert, kunt u de voordelen inademen van de frisse lucht die via de Zuidelijke Oceaan binnenkomt.

We willen graag de waardevolle bijdragen van CSIRO, ANSTO en het Bureau of Meteorology aan dit onderzoek erkennen.

Meer informatie: T. Alinejadtabrizi et al, Natte depositie in ondiepe convectie boven de Zuidelijke Oceaan, npj Climate and Atmospheric Science (2024). DOI:10.1038/s41612-024-00625-1

Journaalinformatie: npj Klimaat- en atmosferische wetenschap

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wetenschapper roept publiek op om genen van bedreigde vleermuissoorten te ontsluiten
  2. Aanwijzingen van ground zero door vogelgriep op melkveebedrijven in de Texas Panhandle
  3. Hoe een DNA-monster wordt verzameld en voorbereid voor onderzoek
  4. Nieuwe zoomtechniek onthult voor het eerst een elektrisch circuit van cellen
  5. Duizenden burgerwetenschappers helpen onderzoekers kelpbossen in kaart te brengen
  6. Onderzoekers onthullen hoe stamcellen beslissingen nemen
  7. Feiten over de menselijke schedel voor kinderen
  8. Veranderen met de leeftijd:naarmate vleermuizen ouder worden, verschillen hun immuuncellen
  9. Uit onderzoek blijkt dat er minder schimmelgifstoffen aanwezig zijn in biologisch geteeld graan, vergeleken met conventioneel geteeld graan

Wetenschap