Выбросы из лесов влияют на самую первую стадию образования облаков.

Новое исследование ученых из эксперимента CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) в ЦЕРН, в том числе Нила Донахью из Университета Карнеги-Меллона, проливает свет на образование новых частиц — самый первый шаг образования облаков и важный компонент климатических моделей. Результаты, опубликованные в выпуске журнала Science от 16 мая, полностью соответствуют наблюдениям в атмосфере и могут помочь сделать модели прогнозирования климата более точными.Облачные капли образуются, когда водяной пар в атмосфере конденсируется на крошечные частицы.

Эти частицы выбрасываются непосредственно из естественных источников или деятельности человека, или они образуются из прекурсоров, изначально выбрасываемых в виде газообразных загрязнителей. Превращение молекул газа в кластеры, а затем в частицы, процесс, называемый зародышеобразованием, дает более половины частиц, которые являются зародышами образования облаков во всем мире сегодня. Но механизмы, лежащие в основе зародышеобразования, остаются неясными. Хотя ученые заметили, что процесс зародышеобразования почти всегда включает серную кислоту, концентрации серной кислоты недостаточно высоки, чтобы объяснить скорость образования новых частиц, происходящих в атмосфере.

Это новое исследование раскрывает незаменимый ингредиент давно востребованного рецепта образования облаков — сильно окисленные органические соединения.«Наши измерения напрямую и подробно связывают окисленные органические вещества с самыми первыми этапами образования и роста новых частиц», — сказал Донахью, профессор химии, химической инженерии, инженерии и государственной политики, а также директор Института экологического образования им.

Штейнбреннера CMU. Исследовать. «Год назад мы понятия не имели, что происходит эта химия. Есть целая ветвь химии окисления, которую мы на самом деле не понимаем.

Это захватывающее время».Воздух, которым мы дышим, наполнен органическими соединениями, крошечными жидкими или твердыми частицами, которые поступают из сотен источников, включая деревья, вулканы, автомобили, грузовики и дрова. Как только они попадают в атмосферу, эта так называемая органика начинает меняться. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences в 2012 году, Донахью и его коллеги убедительно показали, что органические молекулы, выделяемые соснами, называемые альфа-пиненом, многократно химически трансформируются в сильно окислительной среде атмосферы.

Кроме того, другие исследования, в том числе из лаборатории Донахью, показали, что такие окисленные органические вещества могут принимать участие в зародышеобразовании — как в образовании новых частиц, так и в их последующем росте. Донахью и международная группа исследователей в эксперименте CLOUD в ЦЕРН решили проверить эту гипотезу.Проект CLOUD в ЦЕРНе — это уникальная установка, которая позволяет ученым воспроизвести типичную атмосферную обстановку внутри камеры из нержавеющей стали, практически не содержащей загрязняющих веществ. Выполняя эксперименты в точно контролируемой среде камеры CLOUD, ученые проекта могут изменять концентрации химических веществ, участвующих в зародышеобразовании, а затем измерять скорость, с которой создаются новые частицы, с исключительной точностью.

В текущей работе команда заполнила камеру диоксидом серы и пиннандиолом (продуктом окисления альфа-пинена), а затем сгенерировала гидроксильные радикалы (доминирующий окислитель в атмосфере Земли). Затем они наблюдали за развитием химии окисления. Используя масс-спектрометрию с очень высоким разрешением, ученые смогли наблюдать частицы, растущие от одиночных газообразных молекул до кластеров до 10 молекул, слипшихся вместе, по мере того, как они растут молекула за молекулой.«Оказывается, серная кислота и эти окисленные органические соединения необычно притягиваются друг к другу.

Эта удивительно сильная ассоциация может быть важной частью того, почему органические вещества действительно привлекают серную кислоту в современных загрязненных условиях», — сказал Донахью.Убедившись, что окисленные органические вещества участвуют в образовании и росте частиц в атмосферных условиях, ученые включили свои выводы в глобальную модель образования частиц.

Точно настроенная модель не только более точно предсказывала скорость нуклеации, но также предсказывала увеличение и уменьшение нуклеации, наблюдаемое в полевых экспериментах в течение года, особенно для измерений вблизи лесов. Этот последний тест является убедительным подтверждением фундаментальной роли выбросов из лесов на самой первой стадии образования облаков, и что новая работа, возможно, преуспела в моделировании этого влияния.

Новости со всего мира