De pre-industriële atmosfeer bevatte meer deeltjes en dus helderdere wolken dan we eerder dachten. Dit is de laatste bevinding van het CLOUD-experiment, een samenwerking tussen ongeveer 80-wetenschappers in het deeltjesfysica-laboratorium CERN in de buurt van Genève. Het verandert ons begrip van wat er in de atmosfeer was voordat de mens vervuiling begon toe te voegen - en hoe het er in de toekomst weer uitziet.

De meeste wolkendruppeltjes hebben kleine deeltjes in de lucht nodig om te fungeren als "zaden" voor hun vorming en groei. Als een wolk meer van deze zaden heeft, en dus meer druppels, zal deze helderder lijken en meer zonlicht weerkaatsen vanaf het aardoppervlak. Dit kan op zijn beurt het klimaat afkoelen. Daarom is het begrijpen van het aantal en de grootte van deeltjes in de atmosfeer van vitaal belang om niet alleen te voorspellen hoe helder en reflecterend de wolken van de planeet zijn, maar ook wat de wereldwijde temperaturen zullen zijn.

Tegenwoordig komt ongeveer de helft van deze deeltjes uit natuurlijke bronnen. Dat omvat stof van de grond, vulkanen, bosbranden die roet maken, of zeeslak die in de lucht verdampt en zo min mogelijk zout in de atmosfeer achterlaat.

Veel deeltjes in de lucht zijn ook het gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen. Dit produceert roet, maar ook zwaveldioxidegas dat wordt omgezet in zwavelzuur in de atmosfeer. Naast het veroorzaken van zure regen kunnen zwavelzuurmoleculen aan elkaar plakken en uitgroeien tot deeltjes. Andere moleculen houden van ammonia vaak helpen de zwavelzuurmoleculen samen te lijmen, en over het algemeen vormt dit proces zich ongeveer de helft van de wolkenkiemdeeltjes in de atmosfeer van vandaag.

De WOLK experiment bij CERN ontdekte dat onlangs ook gassen uitgestoten door bomen kunnen bij elkaar blijven om nieuwe zaden te maken voor wolken in de atmosfeer - zonder hulp van andere verontreinigende stoffen, zoals eerder werd gedacht. Wetenschappers hadden gedacht dat de wolkenzaden nodig zwavelzuur (vaak gemengd met andere verbindingen) of jodiummoleculen om bij elkaar te houden om het proces te starten.

In ons nieuwe vervolgonderzoek, gepubliceerd in PNAS, we werkten samen met andere CLOUD-wetenschappers om dit proces in de atmosfeer te simuleren. Ons werk suggereert dat zelfs vandaag bomen een groot deel van de wolkenzaden produceren over de schoonste beboste delen van de wereld.

Simulaties van de atmosfeer voordat de verbranding van fossiele brandstoffen in ernst begon en de industriële revolutie begon (in klimaatwetenschap gedefinieerd als het jaar 1750) voorspelt minder deeltjes dan tegenwoordig. Met minder deeltjes zouden de schonere wolken minder energie van de zon hebben weerspiegeld en, misschien contra-intuïtief, zouden ze er wat grauwer uit hebben gezien.

Het CLOUD-experiment

Het vermogen van de gassen van bomen (terpenen) om deeltjes te maken werd eerst voorgesteld in 1960 om uit te leggen blauwe nevelen gezien over bossen in afgelegen gebieden. Veel laboratoriumexperimenten hebben inmiddels bevestigd terpenen kan helpen vormen nieuwe deeltjes, maar tot voor kort dacht men dat andere verontreinigende stoffen zoals zwavelzuur waren vereist.

Veel van de meer recente vooruitgang op dit gebied is te danken aan het CLOUD-experiment: een cilinder van roestvrij staal, ongeveer drie meter in diameter en drie meter hoog. Gassen worden in de cilinder geïnjecteerd, waar ze veel reageren zoals ze in de atmosfeer zouden zijn en dan aan elkaar kleven om deeltjes te maken. State-of-the-art instrumenten tellen de gasmoleculen en deeltjes in de kamer. We bestuderen hoe het aantal nieuwe deeltjes dat elke seconde wordt gevormd, verandert wanneer we de hoeveelheid plakkerige gassen in de cilinder vergroten.

Wat betekent dit voor de atmosfeer?

In de atmosfeer van vandaag is er zoveel zwavelzuur dat het moeilijk is om te meten hoeveel iets anders bijdraagt ​​aan de vorming van nieuwe deeltjes, en dus aan de wolken. Onze nieuwe simulatie met behulp van de CLOUD-resultaten toont echter aan dat terpenen erg belangrijk waren in de schonere atmosfeer van een paar honderd jaar geleden. Computermodellering suggereert dat schattingen van deeltjesconcentraties in de schonere pre-industriële atmosfeer moeten worden verhoogd, terwijl onze schattingen van de huidige concentraties grotendeels ongewijzigd zijn.

Het is moeilijk om in dit vroege stadium nauwkeurige voorspellingen te doen, omdat niet alle gecompliceerde chemische processen worden begrepen. De nieuwe resultaten kunnen echter belangrijk zijn omdat meer deeltjes in de atmosfeer meer reflecterende wolken en een koeler klimaat betekenen.

Verontreiniging die de klimaatverandering maskeert

In de afgelopen eeuw heeft afkoeling als gevolg van een toenemend aantal deeltjes in de atmosfeer een deel van de opwarming gecompenseerd of gemaskeerd vanwege de toenemende kooldioxidegehaltes. Onze simulaties suggereren dat deze extra koeling mogelijk niet zo sterk was als eerder werd gedacht.

Dat zijn er recentelijk zorgen dat naarmate we gezamenlijk de luchtkwaliteit wereldwijd verbeteren door minder deeltjes in de atmosfeer af te geven, we ook het vermogen van deeltjes om als wolkzaad te werken verminderen en een verkoelend effect hebben.

Hoewel onze simulaties vrij onzeker blijven, suggereert het potentiële belang van dit nieuwe proces dat als we de vervuiling door verbranding en andere bronnen verminderen, natuurlijke verbindingen weer belangrijker kunnen worden. Door bomenzaad te helpen vervangen door luchtverontreiniging, kunnen bomen ons helpen de wereldwijde temperatuurstijgingen te beperken.

Over de auteur

Hamish Gordon, Research Fellow in Amospheric Science, Universiteit van Leeds

Cat Scott, Research Fellow in Atmospheric Science, Universiteit van Leeds

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Related Books:

at InnerSelf Market en Amazon