Pilviä Bombain yli
Uusi tutkimus paljastaa, kuinka saaste tuottaa myrskyjä, jotka jättävät meille kauemmin kestäviä, suurempia ja tiheämpiä pilviä. Marraskuun aikana Kansallisen tiedeakatemian (PNAS) toimet, julkaisi tuloksia, jotka päättivät pitkän keskustelun. Ne paljastavat, kuinka saaste vaikuttaa ilmaston lämpenemiseen. Tämä työ auttaa parantamaan sää- ja ilmastomallien tarkkuutta.
Useimmat tutkijat ajattelivat sitä ilmansaasteet se aiheuttaa suurempia, kauemmin kestäviä myrskypilviä tekemällä myrskyn rintamat alttiimmaksi luonnoksille ja aiheuttamalla sisäistä konvektiota. Tässä tutkimuksessa hän havaitsi, että pilaantuminen ilmiönä tekee pilvistä kestävämmän, mutta eri tavalla kuin aiemmin ajateltiin pienentämällä niiden jäähiukkasten kokoa ja pienenemällä pilven kokoa. Tämä ero vaikuttaa suoraan tapaan, jolla tutkijat edustavat pilviä ilmastomalleissa.
Tässä tutkimuksessa sovitetaan yhteen päivittäin näkemämme tietokonemallit. Havainnot osoittavat alasinmuotoisia pilviä (columonimbus) korkeampi ja suurempi myrskyjärjestelmissä, jotka sisältävät pilaantumista, mutta mallit eivät aina esitä vahvempaa konvektiota, tämän tutkimuksen ansiosta näemme miksi.
Pilvien salainen elämä
Alasin tai Comulonimbus pilviä pilaantuneen alueen yläpuolella
Säätä ja ilmastoa ennustavat mallit eivät rekonstruoi myrskypilvien elämää hyvin, koska ne edustavat niitä yksinkertaisilla yhtälöillä, joilla ei ole täydellistä näkemystä. Tämä huono jälleenrakennus loi tutkijoille ongelman: "Saastuminen saa alasin pilvien kestämään kauemmin kuin kirkkaalla taivaalla", mutta miksi?
Yksi mahdollinen syy pyörii aerosolien (pienet luonnollisesta tai ihmisestä peräisin olevat hiukkaset) ympärillä, jotka ovat perusta pilvipisaroiden muodostumiselle niiden ympärille. Saastuneella taivaalla on paljon enemmän aerosoleja (savua ja utua) kuin puhtaalla, ja tämä tarkoittaa vähemmän vettä jokaiselle hiukkaselle. Saastuminen tuottaa enemmän pisaroita, mutta pienempiä.
Suurempi määrä pienempiä pisaroita muuttaa pilvien ominaisuuksia. On pitkään ajateltu, että suuremmat ja pienemmät pisarat aloittavat ketjureaktion, joka johtaa suurempiin, kauemmin kestäviin pilviin saostamisen sijaan. Kevyemmät pisarat saavat veden nousemaan jäätymällä ja tämä jäätyminen poimii tippojen sisältämän lämmön ja tuottaa lämpötilan muutoksen, joka tuottaa sisäisen konvektion. Voimakkaampi konvektio saa enemmän vesipisaroita nousemaan ja siten muodostamaan pilven.
Mutta tutkijat eivät aina havaitse voimakkaampaa konvektiota, joka liittyy suurempiin ja kestävämpiin pilviin saastuneissa ympäristöissä, mikä osoittaa, että puuttui jotain huomioitavaa.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkimuksesta vastaava ryhmä päätti verrata todellisia kesämyrskyjä tietokoneella luotuihin malleihin. Malli sisälsi pilvihiukkasten fysikaaliset ominaisuudet sekä kyvyn tarkkailla, muuttuuko konvektio vahvemmaksi vai pehmeämmäksi. Tämän tutkimuksen simulaatiot kesti 6 kuukautta.
Konvektio ei ole syyllinen.
Tiedot kerättiin kolmesta sijainnista, joissa oli vaihtelevaa pilaantumista, kosteutta ja tuulta: Länsi-Tyynenmeren tropiikista, Kaakkois-Kiinasta ja Oklahoman suurilta tasangoilta. Tiedot saatiin DOE: n (Yhdysvaltain energiaministeriö) ARM Climate Research System -järjestelmältä.
Simulaatiot suoritettiin Olympuksen supertietokoneella PNNL: ltä (Pacific Northwest National Laboratory). Nämä kuukauden myrskyjen simulaatiot ovat hyvin samankaltaisia kuin tällä hetkellä havaitut pilvet, mikä määrittää, että mallit loivat myrskypilvet hyvin.
Näitä malleja havaittaessa havaittiin, että kaikissa tapauksissa pilaantuminen lisää alasin pilvien kokoa, paksuutta ja kestoa. Mutta vain kahdessa paikassa (tropiikissa ja Kiinassa) havaitaan voimakkaampaa konvektiota. Oklahomassa saastuminen johti lempeämpään konvektioon. Tämä epäjohdonmukaisuus tähän mennessä ajatellun kanssa viittaa siihen, että syy ei ole voimakas konvektio.
Tarkastelemalla tarkemmin pilvien vesipisaroiden ja jääkiteiden ominaisuuksia tutkimusryhmä totesi, että pilaantuminen tuotti pienempiä jääkiteitä ja pisaroita niiden sijainnista riippumatta.
Lisäksi kirkkaalla taivaalla jäähiukkaset ovat raskaampia ja saostuvat nopeammin alasimen pilvistä, jolloin ne hajoavat nopeasti. Saastuneella taivaalla jääkiteet olivat pienempiä ja liian kevyitä saostumaan, mikä loi suurempia ja kestävämpiä pilviä.
Vaikutus ilmaston lämpenemiseen.
Toisaalta joukkue arvioi, kuinka myrskypilvet vaikuttavat lämpeneminen tai jäähdytys. Nämä pilvet jäähdyttävät maapalloa päivän aikana varjoillaan, mutta vangitsevat lämmön kuin huopa yöllä, jolloin yöt ovat lämpimämpiä.
Ottaen huomioon pilaantumisen vaikutukset myrskypilviin, ymmärrämme, että ne voivat vaikuttaa maapallolle tulevina vuosikymmeninä ennustettavan lopullisen lämpenemisen määrään. Pilvien tarkempien esitysten tekeminen ilmastomalleissa on avain ilmastonmuutosennusteiden tarkkuuden parantamiseen.
Lisätietoja: Cumulonimbus, Tärkeitä havaintoja kaupunkien ilmakehän hiukkasista, Salaman pultit vahvistuvat ilmaston lämpenemisen myötä
lähde: PNAS