A fákból származó szerves molekula kiváló a felhők vetésében – derült ki a CERN tanulmányából – Physics World

A fákból származó szerves molekula kiváló a felhők vetésében – derült ki a CERN tanulmányából – Physics World

Időbélyeg: 5. október 2023. 11:20

Lubna Dada
Felhőszakértő: Lubna Dada és munkatársai azt találták, hogy a szeszkviterpének fontos szerepet játszhatnak a felhőképződésben. (Jóvolt: Paul Scherrer Intézet/Markus Fischer)

A fák által kibocsátott szerves vegyületek családja sokkal nagyobb szerepet játszhat a felhőképződésben, mint azt korábban gondolták. Ez a következtetés Lubna Dada a svájci Paul Scherrer Intézetben és egy nemzetközi csapatban, akik szerint meglátásaik döntő szerepet játszhatnak a Föld éghajlatának jövőjének előrejelzésében.

Amikor a fák stressznek vannak kitéve, szerves molekulákat szabadítanak fel, amelyek reakcióba lépnek az ózonnal, a nitrát gyökökkel és más légköri vegyületekkel. Ezek a reakciók apró szilárd részecskéket hoznak létre, amelyeket ultra-alacsony illékonyságú szerves vegyületeknek (ULVOC) neveznek.

Egyes esetekben az ULVOC-k elég nagyra nőhetnek ahhoz, hogy a vízcseppek lecsapódjanak a felületükön, ami elősegíti a felhőképződést. A felhők jelentős hatást gyakorolnak a Föld éghajlatára – ezek közül sok nem ismert. Ezért az ULVOC-ok hatásának megértése nem hagyható figyelmen kívül a globális éghajlati modellekben.

Az ULVOC képződésében részt vevő legfontosabb molekulák az izoprén, monoterpén és szeszkviterpén háromféle szénhidrogénben találhatók. A helyzetet bonyolítja, hogy a tudósok úgy vélik, hogy az éghajlatváltozás megváltoztatja a légkörbe történő kibocsátásukat.

A koncentráció növelése

„A terpének koncentrációja növekszik, mert a növények többet bocsátanak ki belőlük, amikor stresszt élnek át – például, ha emelkedik a hőmérséklet és szélsőséges időjárási viszonyok vannak, és a növényzet gyakrabban van kitéve aszálynak” – magyarázza Dada.

Korábbi kutatások eredményeként az éghajlattudományi tudósok most már szilárd ismeretekkel rendelkeznek arról, hogy az izoprén és a monoterpén növekvő szintje hogyan befolyásolja a globális felhőképződést – ezzel segítve őket abban, hogy jobb előrejelzéseket készítsenek a Föld éghajlatának jövőjéről.

Eddig a szeszkviterpének szerepét sokkal nehezebb meghatározni. „Ez azért van, mert meglehetősen nehéz megmérni őket” – mondja Dada. "Először azért, mert nagyon gyorsan reagálnak az ózonnal, másodszor pedig azért, mert sokkal ritkábban fordulnak elő, mint a többi anyag."

Alacsonyabb emissziójuk ellenére ezek a molekulák az izoprénnél és a monoterpénnél nagyobb valószínűséggel képezik a felhőképződéshez szükséges nagy részecskéket. Végső soron ez azt jelenti, hogy a szeszkviterpén felhőképző szerepének mélyebb megértése kulcsfontosságú lesz a Föld éghajlati modelljeinek javításához.

Felhős idő a CERN-nél

Tanulmányukban Dada csapata feltárta a szeszkviterpének azon képességét, hogy ULVOC-okat képezzenek a A kültéri cseppeket elhagyó kozmikusok (CLOUD) kamra a CERN-ben Genfben. Ott a kutatók különböző légköri viszonyokat szimulálhatnak, amelyek szerepet játszanak a felhőképződésben.

„Majdnem 30 m-en3, ez a zárt klímakamra a legtisztább a maga nemében világszerte. Annyira tiszta, hogy lehetővé teszi a szeszkviterpének tanulmányozását még a légkörben mért alacsony koncentrációkban is” – magyarázza Dada.

Kizárólag izoprén és monoterpén keverékéből kiindulva a csapat azt mérte, hogyan változott a felhőképződés sebessége a kamrában a szeszkviterpén koncentrációjának növekedésével. A hatás azonnali volt. Még akkor is, ha a szeszkviterpén a CLOUD kamrában lévő keveréknek csak 2%-át tette ki, a megnövekedett ULVOC-hozam már megkétszerezte a felhőképződés sebességét.

Ahogy Dada elmagyarázza: "Ez azzal magyarázható, hogy egy szeszkviterpén molekula 15 szénatomot tartalmaz, míg a monoterpének csak tízből, az izoprének pedig csak ötből." Magasabb molekulatömegének köszönhetően a szeszkviterpén sokkal kevésbé illékony, mint a másik két molekula, így könnyebben egyesülhet szilárd részecskéivé.

Az eredmények azt mutatják, hogy a szeszkviterpének felhőképző hatását be kell vonni a jövőbeli globális klímamodellekbe. Dada és munkatársai azt remélik, hogy tanulmányuk lehetővé teszi a klímatudósok számára, hogy jobban megjósolják, hogyan változik a felhőképződés és annak hatása a Föld légkörére, ahogy a bolygó tovább melegszik.

A technikáikra építve a kutatók most arra törekednek, hogy átfogóbb képet kapjanak arról, hogy az éghajlatot milyen hatással voltak már más ember alkotta vegyületek kibocsátásai. „Ezután mi és a CLOUD-partnereink meg akarjuk vizsgálni, hogy mi is történt pontosan az iparosítás során” – magyarázza a csapat tagja, Imad El Haddad. „Ebben az időben a természetes légkör egyre inkább összekeveredett antropogén gázokkal, például kén-dioxiddal, ammóniával és más antropogén szerves vegyületekkel.”

A kutatás leírása a Tudomány előlegek.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa