کربن سیاه و سایر ابرهای دانه آلوده. ما تازه در حال درک عواقب آب و هوا هستیم


ابرهایی که در یک منطقه آلوده تشکیل می شوند ، خصوصیات متفاوتی از آنچه در اطراف ذرات طبیعی مانند گرد و غبار کویر تشکیل می شود ، خواهند داشت. اعتبار: مجوز Pixabay / Pixabay

ذراتی که به دور جو ما می چرخند به تغییرات آب و هوایی کمک می کنند ، اما بیشتر نحوه تعامل آنها با نور خورشید و تأثیر بر کاشت ابرها یک معما باقی مانده است. تحقیقات با تجزیه و تحلیل آنها از طریق جت ها ، ماهواره ها و اندازه گیری های زمین ، چگونگی تأثیر این ذرات ریز بر روی چیزی به اندازه آب و هوا را برداشته است.

علت اصلی تغییر آب و هوا افزایش سطح دی اکسید کربن در جو است. این افزایش از ابتدای انقلاب صنعتی اتفاق می افتد و ما اکنون چیزهای زیادی در مورد نحوه رفتار این گاز ، جذب گرما و گرم شدن زمین می دانیم.

تأثیر بسیار مرموزتری بر روی آب و هوا از ذرات – یا آئروسل – معلق در هوا حاصل می شود. کربن سیاه ، دوده ای که در اثر سوزاندن گیاهان و دودهای ناشی از ترافیک منتشر می شود از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این چیزهای سیاه رتبه دوم را در کمک به تغییرات آب و هوایی دارند. اما با دی اکسید کربن تفاوت زیادی دارد.

پروفسور برنادت وینزیرل ، دانشمند جو و آئروسل در دانشگاه وین در اتریش ، توضیح داد: “در حالی که دی اکسیدکربن صدها سال در هوا می ماند ، کربن سیاه فقط هفته ها در جو زندگی می کند.”

دی اکسید کربن گازی است که آنقدر خوب مخلوط می شود که غلظت آن تقریباً در ناپل همان هاوایی است. از طرف دیگر ، میزان و نوع ذرات آئروسل در جو بسته به جایی که نگاه می کنید متفاوت است.

اثرات انواع ذرات نیز متفاوت است. کربن سیاه گرما را جذب می کند و باعث گرم شدن هوا می شود. پودر معدنی نور را جذب می کند ، اما نه به همان شدت. برخی از ذرات دیگر نور دور از زمین را منعکس می کنند. دانشمندان باید یک تمرین حسابداری انجام دهند تا با کم کردن تعداد ذرات دیگر که باعث خنک شدن سیاره ما می شوند ، چند ذره در حال گرم شدن زمین هستند.

با پیچیدگی این تصویر ، ذرات قطرات آب را می کارند که در نهایت ابرها تشکیل می شوند. انواع ذرات بر خصوصیات این ابرها تأثیر می گذارد.

آلاینده ها

پروفسور وینزیلر در پروژه ای به نام A-LIFE آلاینده های مصنوعی و ذرات طبیعی مانند گرد و غبار صحراهای جو را ردیابی می کند.

دانشمندان این پروژه برای نمونه آنچه در آسمان ما شناور است ، یک موتور دو موتوره Dassault Falcon 20 را از مرکز هوافضای آلمان (DLR) در شرق مدیترانه برداشتند. طی 22 پرواز ، هواپیما هوا را برای تجزیه و تحلیل ذراتی که در سال 2017 در اطراف و اطراف قبرس پرواز می کردند ، انجام داد.

مدیترانه شرقی مکانی ایده آل است ، زیرا حاوی دوده حاصل از احتراق زیست توده ، گرد و غبار صحرای صحرا و صحرای عربستان و سولفاتها و کربن سیاه ناشی از گازهای ترافیکی و صنعتی است. این هواپیما تا 300 متر و تا 12 کیلومتر پرواز کرد. همچنین از لیزر برای ردیابی ذرات موجود در هوا استفاده می کند.

کربن سیاه و سایر ابرهای دانه آلوده.  ما تازه در حال درک عواقب آب و هوا هستیم

منظور از ابزارهای ویژه در هواپیماهای تحقیقاتی این است که دانشمندان می توانند نمونه های هوا را در ارتفاعات مختلف برای تجزیه و تحلیل جمع آوری کنند. اعتبار: برنادت وینسیرل

پروفسور وینزیرل خاطرنشان کرد که وقتی گرد و غبار زیادی وجود دارد ، حتی پیش بینی های هواشناسی محلی نیز از دقت کمتری برخوردار هستند. به همین ترتیب ، چنین ذراتی می توانند پیش بینی های آب و هوایی را مبهم کنند.

این استاد اتریشی همچنین درگیر آزمایشی با یک هواپیمای تحقیقاتی ناسا است که از قطب شمال به اواسط اقیانوس آرام ، به لبه خارجی قطب جنوب و به اقیانوس اطلس پرواز می کند. این مأموریت به او اجازه داد تا کوکتل های ذره ای را در آسمانی بکر و به دور از نفوذ انسان ، با آسمان بسیار آلوده در دریای مدیترانه شرقی مقایسه کند.

پروفسور وینزیلر تعداد بیشتری ذرات بزرگ مانند گرد و غبار معدنی را در اتمسفر بیش از آنچه پیش بینی شده بود ، یافت. پروفسور وینزیرل می گوید ، حتی در مناطقی از نیمکره شمالی ، بسیار دور از منابع ، ذرات 10 تا 20 میکرون به طور منظم در هوا شناسایی می شوند. برای مقایسه ، اندازه موهای انسان 100 میکرون است ، در حالی که کربن سیاه از ذرات کوچکتر از یک میکرون تشکیل شده است.

از طرف دیگر ، کربن سیاه کمتری از آنچه استاد انتظار داشت در جو باشد ، وجود دارد. وی گفت: “در می یابیم که مدل ها کربن سیاه بیشتری در تروپوسفر بالایی دارند تا طبیعت.” “پس از آن که گرمایش کمتر از کربن سیاه است.”

یک توضیح ممکن است این باشد که کربن سیاه بیشتر از آنچه مدل ها پیش بینی می کنند توسط باران شسته می شود.

ابرها

ذرات آئروسل برای تشکیل ابرها حیاتی هستند و انواع مختلف آن بر رفتار ابرها تأثیر می گذارد.

فیلیپ استایر ، استاد فیزیک جوی در دانشگاه آکسفورد انگلیس ، گفت: “هر قطره ابر منفرد معمولاً روی ذره ای از آئروسل تشکیل می شود زیرا ابرها در شرایط جوی نمی توانند از آب زلال تشکیل شوند.” قطرات ابر می توانند از اطراف مولکول های ساطع شده توسط گیاهان ، ترکیبات گوگردی که توسط آتشفشان ها یا دوده از لوله های خروجی خودرو و … بیشتر ساطع می شوند ، شروع شوند.

اما علم آئروسل و تشکیل ابر گیج کننده است – و مشخصات آئروسل مهم است. پروفسور استیر گفت: “شما باید در مورد اندازه ، ترکیب و نحوه ترکیب آنها با یکدیگر بدانید.” به عنوان مثال ، نمک دریا شناور به سرعت رطوبت را جذب می کند ، در حالی که کربن سیاه خالص تمایل به دفع آب دارد.

سپس ابرها با توجه به نحوه کاشت متفاوت خواهند بود. پروفسور استیر گفت: “ابر در یک منطقه آلوده معمولاً با آئروسل های بیشتری شروع می شود و بنابراین قطرات بیشتری تشکیل می شود.” سرانجام ، ابرهای تشکیل شده در اطراف ذرات کوچک مصنوعی معمولاً دارای آب فراوان تر ، قطرات کوچکتر هستند.

ابرهای ساخته شده در اطراف نمک یا گرد و غبار کویر معمولاً دارای قطرات کمتری هستند ، اما هر قطره – مانند ذراتی که در اطراف تشکیل می شوند – بزرگتر است. پروفسور استیر افزود: “اگر هوا بسیار تمیز باشد ، غالباً قطرات ابر بسیار بزرگتر می شوند و این ابرها می توانند خیلی راحت بارانی شوند.” “اما س realال واقعی این است که چگونه اسپری های هوا در مقیاس بزرگتر بر میزان بارش تأثیر می گذارند.”

کربن سیاه و سایر ابرهای دانه آلوده.  ما تازه در حال درک عواقب آب و هوا هستیم

پروفسور وینزیلر به یک هواپیمای تحقیقاتی ناسا از قطب شمال به قطب جنوب و بازگشت برای مقایسه کوکتل های منتقل شده در هوا در مناطق مختلف جهان پیوست. اعتبار: برنادت وینسیرل

ابرهای دارای آئروسل های آلوده حاوی قطره های بیشتری از آب هستند و به نظر روشن تر می رسند. این منعکس کننده نور است و باعث خنک شدن جو می شود. پروفسور استیر گفت: “همچنین ممکن است چنین ابرهایی عمر طولانی تری داشته باشند ، اما این تأثیرات همچنان نامشخص است.”

ذرات و ابرهای آئروسل عدم اطمینان را در پیش بینی های آب و هوایی وارد می کنند. پیچیدگی و مشکلات محاسباتی آنها به این معنی است که دانشمندان هنوز در درک ابرها به صورت میکروسکوپی و در مقیاس وسیع در تلاش هستند. اما پیشرفت در حال انجام است.

پروفسور استایر در مورد چگونگی تأثیر آئروسل بر ابرهای همرفت به عنوان بخشی از پروژه ACCLAIM مطالعه می کند. ابرهای همرفت با بلند شدن هوای گرم تشکیل می شوند و شامل ابرهای کومولوس کرکی هستند که ممکن است در یک روز تابستان مشاهده کنید. پروفسور استیر می گوید ، آنها در مدل های آب و هوایی کمتر نمایش داده می شوند ، اما ماهواره های ثابت به ردیابی بهتر آنها کمک می کنند.

حرارت

پروفسور استایر در حال بررسی چگونگی تأثیر ذرات آئروسل در آسمان ما در پروژه ای به نام RECAP است. او تعادل انرژی جو را در مقیاس کوچک و در میادین وسیع ابر مطالعه می کند. به عنوان مثال ، هنگام باران ، گرمای نهان در جو آزاد می شود.

تعادل انرژی جو متفاوت است. پروفسور استیر توضیح داد: “در مناطق گرمسیری ، ما در واقع افزایش محلی بارندگی داریم (ناشی از جذب ذرات معلق در هوا ، مانند کربن سیاه)” ، اما در عرض های جغرافیایی متوسط ​​، که چرخش زمین تأثیر قوی تری دارد و به راحتی نمی توان انرژی را منحرف کنید ، ما کاهش بسیار شدیدی در میزان بارندگی داریم. ”

پروفسور استایر از هوش مصنوعی برای خرد کردن و درک انبوه داده هایی که در مورد حرکت و اثرات ذرات بر ابرها و بارش جمع آوری شده اند ، استفاده می کند.

در همین حال ، گروه پروفسور وینزیرل به تجزیه و تحلیل داده های A-LIFE ادامه می دهند. گروه اتریشی روش های جدیدی از جمله الگوریتم ابر هوشمند برای پروازهای ATom را ایجاد کرده است. پروفسور وینزیرل درباره ابر گفت: “او داده ها را بررسی می کند و سپس می گوید شما در ابر هستید یا از آن خارج هستید.”

کشفیات جمع شده است. پروفسور وینزیرل تأیید کرد که عمر کربن سیاه در جو زیاد کمتر از آنچه در تحقیقات آب و هوا انتظار می رود است.

گروه وی همچنین در کشف این نکته که ترکیب طبیعی گوگرد برای شروع تشکیل ابر در جو دریایی مهم است ، کمک کرد. آنها همچنین کمک کردند تا کشف شود که ذرات تازه تشکیل شده در جو بالای مناطق استوایی به انعقاد ابرها و پایین آمدن آنها در جو کمک می کنند.

درک چگونگی تأثیر ذرات بر ابرها – و در نهایت آب و هوا – برای دانشمندان مانع بزرگی است. اما این مانعی است که آنها با اندازه گیری بهتر ذرات و درک بهتر تعامل و تأثیر آنها بر ابرها و آب و هوا از آن عبور می کنند.


مسئله داغ آلودگی در شب توسط آتش سوزی


تهیه شده توسط Horizon: مجله تحقیقات و نوآوری اتحادیه اروپا

نقل قول: کربن سیاه و سایر ابرهای دانه آلوده. ما تازه شروع به درک تأثیر آب و هوا (2020 ، 30 نوامبر) ، استخراج شده در 30 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-black-carbon-pollution-seeds-clouds.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*