Plankton buduje chmury nad oceanami. I robi to lepiej, niż sądzono
Mikroskopijny plankton wydziela gaz, który w zimnym powietrzu nad oceanami tworzy chmury dwa razy skuteczniej, niż zakładano. Nowe badania z komory CLOUD w CERN-ie tłumaczą uporczywy błąd modeli klimatycznych.
Zapach morza to nie poezja, lecz chemia. Ten lekko siarkowy powiew nad brzegiem to dimetylosiarczek (DMS) — gaz wydzielany przez mikroskopijny plankton podczas fotosyntezy. Okazuje się, że ta sama substancja buduje chmury nad oceanami skuteczniej, niż od pół wieku zakładali naukowcy.
Zapomniany kwas wraca do gry
→ Czytaj też: Oceaniczny efekt motyla: nawet kilkucentymetrowe wiry zmieniają klimat w ciągu dekady
Gdy DMS unosi się w atmosferze i utlenia, powstają dwa kwasy. Pierwszy to dobrze znany kwas siarkowy, uznawany za głównego sprawcę powstawania cząstek aerozolu. Drugi — kwas metanosulfonowy (MSA) — był dotąd traktowany po macoszemu i pomijany w modelach klimatycznych.
Badania zespołu z Uniwersytetu Helsińskiego, przeprowadzone w komorze CLOUD w CERN-ie, pokazują, że w zimnym, czystym powietrzu MSA tworzy chmury równie wydajnie co jego sławniejszy krewniak. Wystarczy, że temperatura spadnie poniżej minus dziesięciu stopni Celsjusza i pojawi się choćby śladowa ilość amoniaku. Wtedy MSA zaczyna produkować nowe zarodki cząstek na potęgę.
Oba kwasy nie działają w pojedynkę. Mieszając się swobodnie, wzajemnie się wzmacniają i tworzą wspólne klastry molekularne. MSA przyspiesza też wzrost cząstek w całym badanym zakresie temperatur — od dziewięciu stopni powyżej zera aż do pięćdziesięciu dwóch poniżej.
Dziesięciokrotnie szybciej, niż myśleliśmy
→ Czytaj też: Gdy leje jak w tropikach, rekiny podpływają bliżej. Zmiany klimatu zwiększają ryzyko ataków?
To przyspieszenie ma konsekwencje. Dzięki wzrostowi zalążki cząstek mają szansę przetrwać na tyle długo, by urosnąć do rozmiaru jąder kondensacji chmur. Jak zauważa współautorka badania, dr Jiali Shen, MSA i kwas siarkowy występują w zimnym powietrzu nad oceanami w podobnych stężeniach. To oznacza, że chmury w tych rejonach mogą powstawać nawet dziesięciokrotnie szybciej, niż dotychczas zakładano.
Cząstki aerozolu wpływają na klimat dwutorowo. Rozpraszają światło słoneczne i służą jako jądra kondensacji chmur — jedno i drugie zwykle chłodzi system klimatyczny. Dokładne odwzorowanie tych procesów jest kluczowe dla wiarygodnych prognoz.
Klucz do zagadki Oceanu Południowego
Nowe wyniki tłumaczą uporczywy problem modeli klimatycznych. Od dawna zaniżają one liczbę jąder kondensacji nad Oceanem Południowym o ponad połowę, co wprowadza do prognoz błąd w postaci sztucznego ocieplenia. Symulacje globalne przeprowadzone przez zespół z Helsinek pokazują, że uwzględnienie MSA zwiększa liczbę cząstek i jąder kondensacji właśnie w rejonach polarnych — tam, gdzie modele myliły się najbardziej.
W tle kryje się jeszcze jedna zmiana. W miarę jak emisje dwutlenku siarki ze spalania paliw kopalnych systematycznie maleją, coraz większego znaczenia nabierają naturalne, biologiczne źródła jąder kondensacji. A więc sam plankton.
Jak podkreślają dr Xu-Cheng He i prof. Katrianne Lehtipalo, uchwycenie tych procesów jest niezbędne, jeśli chcemy wiarygodnie przewidywać przyszły klimat. Innymi słowy: żeby zrozumieć, dokąd zmierza atmosfera, trzeba najpierw zrozumieć, co robi niewidoczne gołym okiem morskie życie.
