Små små partiklar i luften kan göra stormar starkare, tyder ny forskning. Detta gäller särskilt platser där luften börjar relativt ren, till exempel över haven eller i Amazonas regnskog. En passerande plym av de små föroreningarna på dessa platser kan göra en storm upp till 50 procent mer intensiv.
Det är slutsatsen av en ny datoranalys.
Ju mindre en luftförorenande partikel är, desto längre kan den förbli uppe i luften. Och ju längre den stannar i luften, desto längre kan den resa. Sådana små partiklar är kända som ultrafina (vilket betyder supersmå) aerosoler. Var och en kommer att vara mindre än 50 nanometer – miljarddels meter – tvärs över. (För perspektiv kan ett människohår vara 80 000 till 100 000 nanometer brett.)
Förklarare: Vad är en datormodell?
Sådana nanoföroreningar sprids från ett brett spektrum av källor. Dessa sträcker sig från bilavgaser och skogsbränder till skrivartoner. Vid inandning kan dessa små föroreningar orsaka skador på kroppen och hjärnan. När de dras in i atmosfären kan de förändra vädret.
Ganska stora luftförorenande partiklar kan hjälpa till att bilda moln. Men forskare brukade tro att ultrafinerna var för små för att göra det. Ny forskning tyder på att det är fel. Ultrafina aerosoler kan verkligen hjälpa till att driva stormar i Amazonas och på andra håll. Det skulle innebära att de kan spela en stor roll i hur vatten (grunden för stormar) rör sig över planeten.
“Jag har studerat aerosolinteraktioner med stormar i ett decennium”, säger Jiwen Fan. Hon är en atmosfärsforskare som ledde den nya studien. Hon arbetar på Pacific Northwest National Laboratory i Richland, Washington. “Det här är första gången jag har sett en sådan enorm påverkan” från dessa minsta partiklar, säger hon.
Hennes team delade med sig av sina resultat 26 januari i Science.
Hur man gör ett moln
Partiklar som sot är ganska små. Ändå är de mycket större än ultrafina aerosoler. Sotiga bitar är mer än 100 nanometer i diameter. De kan hjälpa till att skapa moln genom att tillåta vattenånga att kondensera på dem. Detta börjar bildandet av små vattendroppar. När tillräckligt många av dem samlas förvandlas de till ett moln som vi kan se.
Men vattenånga har mycket svårare att kondensera runt mindre partiklar. För det måste luften hålla ännu mer vattenånga än normalt. Denna vattendränkta luft beskrivs som övermättad.
Det förekommer sällan. Vanligtvis är luften värd för många större aerosoler. Det bildas vattendroppar runt dessa innan luften får en chans att bli övermättad. Förklarar Fan, de större föroreningsbitarna i luften tar bort det extra vattnet. Ändå kan övermättnad vara relativt vanligt på fuktiga platser med lite luftföroreningar, konstaterar hon. Amazonas regnskog är en sådan plats.
Brasilianska och amerikanska forskargrupper arbetade tillsammans för att studera väder och föroreningar i den regnskogen från 2014 till 2015. Som en del av det spårade flera observationsplatser förorenad luft som drev över regnskogen. Ett sådant resande moln av föroreningar kallas en plym. Och plymerna, här, kom från Manaus. Det är en industristad som är hem för 1,8 miljoner människor.
Berättelsen fortsätter under bilden.
Forskare från USA och Brasilien arbetade tillsammans på stationer som denna för att studera väderförhållanden och luftföroreningar över Amazonas.Luiz Machado
Under Amazonas varma , våtperioden, regnskogens väder förändras sällan. Temperatur, luftfuktighet och vindriktning förblir i stort sett desamma från dag till dag, säger Fan. Här tenderade alltså en och annan förorenande plym att vara den enda större förändringen.
Forskarna observerade sådana plymer vid en forskningsstation där mellan mars och maj 2014. De tittade också på vertikala vindar, kända som updrafts. När en stor plym med massor av ultrafina aerosoler passerade såg forskarna kraftigare regn och starkare uppströmmar. Sådana vindar tenderar att göra stormar mer intensiva.
Därefter använde forskarna en dator för att modellera, eller simulera, en verklig storm som hade inträffat den 17 mars 2014. De matade datormodell data om den stormens temperatur, vind och fuktnivåer. De inkluderade också data före stormen om den låga föroreningsnivån innan plymen kom förbi. Sedan körde teamet simuleringen på flera olika sätt. I ett scenario fanns det ingen föroreningsplym. I en annan fanns en passerande plym som var typisk för vad som kan komma från Manaus.
Förklarare: Vindar och var de kommer ifrån
Resultaten antydde att de ultrafina aerosolerna inte bara hjälpte moln att bildas utan de skapade också vattendroppar. Och de skulle avsevärt stärka en samlande storm, förutspådde datormodellen.
Om förutsättningarna är de rätta skulle plymen av ultrafina partiklar skapa en hel massa molndroppar mycket snabbt. När vattenånga kondenserade på partiklarna frigjorde den värme. Värmen från alla de droppar som bildas skulle komma in i luften och stiga. Detta skulle underblåsa uppströmningen och göra stormen ännu starkare.
Rent, fuktigt och stormigt?
The Amazonas är inte den enda regionen som är fuktig, med lite föroreningar. Sådana fuktiga, orörda förhållanden finns också över stora delar av haven. För flera månader sedan visade en studie att blixtar är vanligare i delar av havet där sjöfarten är tung. De passerande fartygen spyr ut mycket avgaser. Och det inkluderar ultrafina partiklar. Fynden publicerades den 16 september i Geophysical Research Letters. “Detta mekanism kan ha varit på spel där”, säger Fan nu.
Joel Thornton ledde den studien om fraktavgaser. Han är en atmosfärsforskare vid University of Washington i Seattle. Ultrafina partiklar kan hjälpa till att orsaka fler åskstormar över sjöfartsrutter, säger Thornton. Den nya studien av Fans grupp, säger han, visar varför det är viktigt att förstå var och hur ultrafina partiklar rör sig genom atmosfären.
Johannes Quaas håller med. En meteorolog vid universitetet i Leipzig i Tyskland, han var inte involverad i någon av studierna. Det senaste arbetet erbjuder “en mycket intressant hypotes”, säger han. Men det bevisar inte att ultrafina aerosoler ensamma driver uppströmmar, tillägger han.
Även om vädret verkar vara detsamma från dag till dag, har system som Amazonas regnskog många föränderliga variabler. Allt från vind till temperatur till hur landet tar emot solens strålar kan förändras, konstaterar han. “I verkligheten,” varnar Quaas, “är det inte bara aerosolerna som förändras.”
Leave a Reply