Аерозоли във вятъра за науката
Дим, пясък, цветен прашец, сажди, частици сяра. аерозолите, излъчвани от различни източници, не познават граници и преминават от един континент на друг. По този начин те оказват влияние върху климата и метеорологията.
Тази "снимка" на аерозолите е получена чрез комбиниране на наблюдения от спътниковия инструмент modis на nasa с резултатите от модела от Европейския център за прогнози за времето със среден обсег (cepmmt). Можем да видим праха, издигнат от бурите (в червено), морски спрей, отмит от депресии (в синьо), изпарения, отделяни от пожари и пожари (в зелено) и промишленото замърсяване с частици поради изгарянето на изкопаеми горива (в бяло).
Симоне Мантовани, метеорологично и екологично наблюдение на Земята,
n От 5 до 9 март 2010 г. жителите на Ставрополската и Краснодарската територии в южната част на Русия бяха изненадани да видят снеговалеж. розово. Как да обясня този сянка? Руската федерална служба по хидрометеорология и мониторинг на околната среда (Росхидромет) разкри, че цветът е резултат от природен феномен, снягът се е смесил с частици прах и глина, издигнати от пясъчна буря в Сахара, Северна Африка. Такива розови снеговалежи вече са се случвали в Русия през 2008 и 2009 г. Ще видим, че Франция не е пощадена от този тип явления.
Тези прахове са аерозоли, тоест малки течни или твърди частици, суспендирани във въздуха. Това важи и за морски спрей, дим от горски пожари, пясъчна буря или дори мъгла, каквато може да се види в големи градове или индустриални региони. Тези частици са малки, от няколко нанометра до няколко десетки микрометра в диаметър.
Въпреки това, когато тези частици са в голямо количество в атмосферата, както в предишните примери, те пораждат оптични явления, които могат да се наблюдават. Аерозолите взаимодействат със светлината по два различни начина: чрез дифузия те модифицират посоката на разпространение на слънчевата радиация; чрез поглъщане те потискат слънчевата радиация. Интензивността на явленията на дифузия и абсорбция варира в зависимост от дължината на вълната на видимата радиация (която преминава от лилаво до червено), размера на аерозолите и техния химичен състав. В резултат на това аерозолен шлейф може да изглежда бял (в случай на големи частици, които поглъщат малко лъчение), синкав (за малки частици, които разпръскват предимно къси дължини на вълната), сив (за огнени частици, които поглъщат всички дължини на вълните) или оранжев (за минерални частици, които предпочитано поглъщат определени дължини на вълната).
Аерозолни източници
Има много източници на атмосферни аерозоли и обикновено се прави разлика между първичните аерозоли, които се отделят като частици, от вторичните аерозоли, които произхождат от газообразни съединения, които кондензират в атмосферата. Първичните аерозоли са резултат от горивни процеси, било то растителност, торф или изкопаеми горива, първият от които е въглищата. Вторичните аерозоли, от своя страна, намират своя произход сред серните съединения, като диметилсулфид, излъчен от морския фитопланктон и серен диоксид, излъчен при изгарянето на въглища и нефт, или дори летливи органични съединения, включително природни източници, битови или промишлени са различни.
Аерозолните частици са толкова леки, че остават суспендирани в атмосферата и се носят с ветровете. След излъчването частиците се разреждат в атмосферата, но в крайна сметка падат обратно, или чрез отлагане на повърхността, или чрез излугване чрез валежите. По-големите частици също падат бавно през атмосферата поради теглото си, докато не се отложат на повърхността. Колкото по-големи са частиците, толкова по-бърза е скоростта на падане, поради което само най-фините частици могат да бъдат транспортирани далеч от източниците. Изчислено е, че ако частиците се излъчват в долните слоеве, те не се задържат в атмосферата повече от две седмици. Ако, напротив, те се образуват или се излъчват в горната част на атмосферата, която се нарича стратосфера, времето на престоя им се брои в месеци или години. Краткият живот на аерозолите в атмосферата и разнообразието от източници означават, че атмосферните аерозоли се характеризират със значителна променливост както по отношение на концентрациите, така и по физико-химичните свойства. Тази висока вариабилност не пречи на аерозолите да имат въздействие върху климата.
Каква роля върху климата ?
Аерозолите, в зависимост от техния цвят и размер, взаимодействат със светлината по различни начини. По този начин бистри, прозрачни частици, като сулфати и нитрати, биха охлаждали атмосферата. И обратно, тъмните частици, като сажди, биха участвали в затоплянето на атмосферата чрез поглъщане на светлина, дори ако локално повърхността на Земята може да се охлади поради ефекта на сянката на аерозолите. Освен това саждите, които се утаяват на заснеженото поле, намаляват отражателната сила на снега и следователно допринасят за затоплянето. В световен мащаб увеличаването на атмосферните концентрации на аерозоли през ХХ век забави глобалното затопляне през този период. Без охлаждащия ефект на частиците, които отразяват енергията на Слънцето, планетата вече би се затоплила с повече от 1 ° C от началото на 20-ти век в сравнение с 0.7 ° C, наблюдавани днес.
Количествата излъчвани аерозоли продължават да се увеличават в Азия и Тропиците, но те са намалели в Европа и Северна Америка от 80-те години на миналия век, благодарение на намаляването на емисиите на серен диоксид, решили да се борят срещу киселинните дъждове. Изтъняването на аерозолния слой, наблюдавано в развитите страни, може да е допринесло за затоплянето през последните две десетилетия. Въпросите, които тогава възникват, са парадоксални. Трябва ли да насърчаваме подобряването на качеството на въздуха с риск от ускоряване на затоплянето? Или трябва да се примирим с по-големи количества аерозоли, вредни за човешкото здраве и екосистемите, но които донякъде ограничават глобалното затопляне? Следователно аерозолите изискват трудни компромиси от политиците.
Възможни са обаче и взаимодействия между целите за подобряване на качеството на въздуха и тези за смекчаване на изменението на климата. Например въглеродните сажди са аерозол, който допринася за затоплянето на атмосферата и чиито емисии понякога са независими от тези на други видове аерозоли. Контролът на емисиите на въглеродни сажди би намалил глобалното затопляне и би ограничил дихателните и сърдечно-съдовите заболявания. Но делът на глобалното затопляне, приписван на въглеродните сажди, остава ограничен. Следователно трябва да продължим да се застъпваме за намаляване на дългосрочните емисии на парникови газове в дългосрочен план.
Освен това намаляването на емисиите на въглеродни сажди не трябва да се извършва при никакви условия. Намаляването на емисиите на въглеродни сажди, което би довело до цената на увеличените емисии на въглероден диоксид, не е непременно полезно. И накрая, намаляването на аерозолните емисии на прекалено скъпи цени не е необходимо, когато емисиите на въглероден диоксид могат да бъдат намалени с по-ниски разходи. Във всеки случай трябва да знаем как да измерваме аерозолите, за да ги разберем по-добре.