Znajdź zawartość

Pracując w odległych rejonach Niziny Amazonki na północ od Manaus, naukowcy wyizolowali wytworzone w ramach ekosystemu lasu deszczowego cząstki aerozolu atmosferycznego, które są stosunkowo wolne od wpływu człowieka. Studium opublikowano w piśmie Science. Aerozole atmosferyczne odgrywają bardzo ważną rolę. Mogą szkodzić naszemu zdrowiu, a także kształtować klimat, pochłaniając lub odbijając promieniowanie słoneczne i oddziałując na proces tworzenia chmur. Wyniki zespołu prof. Scota Martina z harvardzkiej Szkoły Inżynierii i Nauk Stosowanych mogą pomóc w stworzeniu modelu, który pokaże, jak zmiany w obrębie Niziny Amazonki wpłyną na regionalną i globalną atmosferę. Martin wyjaśnia, że zanim powietrze dotarło do aparatury badawczej, w ciągu 2 dni pokonało 1600 km. By uniknąć skażenia, eksperymenty prowadzono w środkowej Amazonii podczas trwającej od stycznia do marca pory deszczowej. Okresy pożarów i wycinki przypadają na porę suchą, w dodatku mają miejsce głównie w części południowej. Naukowcy pobierali próbki ze szczytu 40-metrowej wieży. Okazało się, że najbardziej istotne dla amazońskiego klimatu cząstki submikroskopowe można wywieść od atmosferycznego utleniania emitowanych przez rośliny lotnych związków organicznych (w ten sposób powstają wtórne aerozole organiczne). Takie izolowane cząsteczki udało się zaobserwować po raz pierwszy. Kiedy pobierasz cząstki na półkuli północnej i w innych rejonach antropogenicznych, [...] widoczne jest zanieczyszczenie sadzą, azotanami itp. Na dziewiczej Nizinie Amazonki naukowcy wykryli w centymetrze sześciennym kilkaset cząstek aerozolu (cieczy i ciał stałych, czyli pyłów), podczas gdy na terenach wysoce uprzemysłowionych ich stężenie to dziesiątki tysięcy cząstek na cm3. Z tego powodu klimatolodzy nie są w stanie odnotować jakiejkolwiek zmiany, gdy pojawią się dodatkowe cząstki pochodzenia naturalnego bądź sztucznego. Naukowcy dysponują sporą wiedzą na temat samego cyklu, ale chodziło o ustalenie wkładu ilościowego poszczególnych źródeł cząstek. [...] Nowe dane pomogą nam i naszym kolegom zrozumieć i określić ilościowo współzależność obiegu areozoli i wody w nienaruszonym systemie klimatycznym – wyjaśnia Ulrich Pöschl z Instytutu Chemii Maxa Plancka. Wg niego, jest to warunkiem wstępnym wiarygodnego modelowania i przewidywania zaburzeń antropogenicznych i ich wpływu na globalne zmiany. Międzynarodowy zespół ustalił, że powietrzu nad Niziną Amazonii większość (ponad 85%) typowych dla klimatu cząstek stanowiły cząstki bez zanieczyszczeń. Niskie stężenia areozoli i stosunkowo spora zawartość wtórnych areozoli organicznych oznacza, że oddziaływania między cząstkami, chmurami i opadami atmosferycznymi są w okolicach dziewiczych zupełnie inne niż w rejonach morskich i bardziej zanieczyszczonych.

W niewielkich pomieszczeniach konwekcja naturalna związana z ciepłem ciała unosi mikroorganizmy, kurz i pyłki do strefy oddechowej człowieka. Bogatsi o tę wiedzę, naukowcy wspominają o projektowaniu systemów przepływu powietrza, które minimalizowałyby kontakt z potencjalnie szkodliwymi cząstkami. Jedna z tradycyjnych teorii dotyczących konwekcji była taka, że unoszące się nad ciałem gorące powietrze chroni przed opadającymi cząstkami. Ale w małych pomieszczeniach jest dokładnie na odwrót – wyjaśnia John McLaughlin z Clarkson University. Amerykanie stworzyli symulację komputerową człowieka siedzącego na środku pomieszczenia o powierzchni 4,8 m2, gdy przez kratkę nawiewu powietrza trafiało tam 1000 cząstek o średnicy 10 mikrometrów. Naukowcy tłumaczą, że taka wielkość odpowiada niektórym przenoszącym wirusa grypy kropelkom śliny. Powietrze opuszczało pokój dwiema szczelinami wentylacyjnymi, umieszczonymi w suficie i za człowiekiem. Kiedy temperatura powierzchni skóry sięgała 25 stopni Celsjusza (jak ubranie osoby w stanie spoczynku), cząstki unosiły się pod sufit zawieszony na wysokości 2,4 m, odbijały się od niego i gromadziły nad głową modela, przytrzymane tu właśnie przez konwekcję. Gdy ciało miało temperaturę otoczenia, bezpośrednio nad delikwentem zbierało się mniej cząstek. Na koniec na rozgrzanym organizmie osiadło 29 cząstek, a na chłodnym tylko jedna. Uzyskano zbliżone rezultaty, kiedy średnicę cząstek zmniejszono pięciokrotnie do 2 mikrometrów. McLaughlin porównuje ciepłe ludzkie ciało do kaloryfera, który oddziałuje na ruch kurzu czy mikrobów w pomieszczeniu. W przyszłości Amerykanie zamierzają wypracować bardziej realistyczny model sytuacji. Nie da się bowiem ukryć, że wydychane ciepłe powietrze na pewno zmieni ruch rozmaitych cząstek.

Duńscy naukowcy potwierdzili stosunkowo słabo dotąd znaną teorię tworzenia się chmur. Wg nich, jądra kondensacji, które pomagają ustabilizować zarodniki kropelek, tłumaczą formowanie się chmur nad obszarami miejskimi, ale nie nad lasami deszczowymi, oceanami czy w czasach poprzedzających rewolucję przemysłową. Gdyby jednak uznać, że cząstki promieniowania kosmicznego – protony i neutrony – zderzają się w atmosferze ziemskiej z cząsteczkami wody, wybijając z nich elektrony, a powstające w ten sposób jony przyciągają nienaruszone cząsteczki, sprawa wyglądałaby już zupełnie inaczej. W 2006 r. członkowie zespołu fizyka Henrika Svensmarka z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego w Kopenhadze sztucznie wytworzyli aerozol w komorze atmosferycznej. Zbombardowali wtedy dipole wody strumieniem cząstek. Większa liczba jonów oznaczała większą ilość aerozolu. W ramach najnowszego studium Svensmark skoncentrował się na spadkach natężenia promieniowania kosmicznego, tzw. spadkach Forbusha. Są one skutkiem burz na Słońcu i koronalnych wyrzutów masy. Do przestrzeni międzyplanetarnej trafiają głównie elektrony i protony oraz nieco jonów cięższych pierwiastków. Wiatr słoneczny i związane z nim pole magnetyczne odpychają cząstki promieniowania kosmicznego, tworząc coś w rodzaju okresowej tarczy. Gdyby rzeczywiście tworzenie się chmur miało coś wspólnego z promieniowaniem kosmicznym, w czasie spadku Forbusha okrywa powinna być cieńsza. By to sprawdzić, Duńczycy zebrali satelitarne dane pogodowe z ostatnich 22 lat i zestawili je z 26 spadkami Forbusha. W przypadku 5 najsilniej zaznaczonych zawartość kropli w chmurach zmalała średnio o 7%. Po kilku tygodniach wszystko wracało do normy. Teraz jesteśmy przekonani, że spadki Forbusha wpływają na aerozole. Svensmark sądzi, że jego odkrycia wskazują na związek między promieniowaniem kosmicznym a zmianą klimatu. Skoro z chmur pada i odbijają one światło słoneczne, to ich skurczenie oznacza ogrzanie Ziemi.