Ağaç tespiti iklim hesaplamalarını karıştırıyor – Ars Technica

Lubna Dada her yıl eylül ve aralık ayları arasında bulutlar yaratır. Atmosfer bilimcisi Dada, İsviçre’deki CERN’de 7.000 galonluk paslanmaz çelik bir odada deneyler yapmak için düzinelerce meslektaşıyla bir araya geliyor. Doğal emisyonların ozonla nasıl etkileşime girerek iklimi etkileyen aerosoller oluşturduğunu inceleyen Dada, “Bu tıpkı bir bilim kampı gibi” diyor.

Bulutlar en büyük kaynaktır şüphe İklim tahminlerinde. Konuma bağlı olarak bulut örtüsü olabilir Güneş ışığını uzağa yansıtın Isınan bir dünyada nadir görülen bir özellik olan, ısısını emecek kara ve okyanusların varlığı. Ama aynı zamanda geri çekilebilir tuzak Arktik ve Antarktika’daki buzun üzerindeki sıcaklık. Bilim insanları bulutların oluşmasına neyin sebep olduğu ve bu etkinin soğuma mı yoksa ısınma mı olduğu hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyor. Dada, hepsinden önemlisi, “biz insanların bulutları nasıl değiştirdiğimizi bilmek istiyoruz” diyor.

Gökyüzünde aerosol parçacıkları su buharını veya buzu çeker. Küçük ıslak toplar yeterince büyüdüğünde… Bulut tohumları. Dünya’nın bulut örtüsünün yarısı kum, tuz, is, duman ve toz gibi şeylerin çevresinden oluşuyor. Diğer yarısı ise canlı organizmalar veya makineler tarafından salınan buharların etrafında oluşur; Fosil yakıtların yakılması sonucu ortaya çıkan kükürt dioksit.

CERN’de bilim insanları, çelik odaya belirli ortamları temsil eden buharları enjekte ederek bu işlemi tekrarlıyor. (Dışarıda bırakılan kozmik damlacıklardan dolayı buna bulut odası deniyor.) Örneğin, şehirlerin üzerinde bulunan gazları simüle edebilir. Ancak genellikle İsviçre’deki Paul Scherrer Enstitüsü’nde çalışan Dada, geçmişe bakmak için Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü’ne (CERN) gitti. Dünyanın dört bir yanından gelen bilim adamlarından oluşan ekibi, ormanların üzerindeki havayı yeniden yaratmak istiyordu çünkü “saf” atmosfer, sanayileşme öncesinde bulut oluşumunun nasıl olduğunu ifade ediyordu. “İklim modellerimizi düzeltebilmemiz için insan emisyonunun olmadığı bir dönemle bu karşılaştırmaya ihtiyacımız var” diyor.

Yayınlanan bir makalede Bu ay Science Advances’da Dada’nın ekibi bulut oluşumunda yeni ve güçlü bir faktör yarattı: ağaçların saldığı bir tür kimyasal. Ağaçlar yayar Doğal uçucular Kıvılcım oluşturabilen izopren ve monoterpenler gibi Bulut oluşumu Kimyasal reaksiyonlar. Dada’nın yeni çalışması, moleküle ve bunları yayan bitki veya mikrop türüne bağlı olarak odunsu, topraksı, asidik veya baharatlı bir kokuya sahip olan seskiterpenler adı verilen, daha az miktarda bulunan ihmal edilmiş bir uçucu madde sınıfına odaklanıyor.

Ekip, seskiterpenlerin bulutların tohumlanmasında beklenenden daha etkili olduğunu gösteriyor. Seskiterpenlerin diğer uçucu maddelere oranı sadece 1 ila 50’dir İki katına çıktı Bulut oluşumu.

Ağaçların bulutların tohumlanmasında oynadığı rol önemlidir, çünkü eğer hükümetler kükürt emisyonlarını sınırlandırabilirse bazı bölgelerde gökyüzünün nasıl görünebileceğine dair fikir verir. Daha az kirliliğin olduğu bir dünyada bitkiler ve ağaçlar, modern öncesi dünyanın bir yansıması olarak bulut oluşumunun en baskın etkenleri haline gelecektir.

Bu araştırma, sanayileşmeden önce atmosferin nasıl olduğuna dair tahminlerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Ağaçlardan gelenlerin büyük bir kısmını göz ardı ederek dünyadaki aerosol sayısını hafife almış olabiliriz. Eğer öyleyse, iklim modellerinin yeniden düzenlenmesi gerekecek.

Araştırmanın bir parçası olmayan Miami Üniversitesi’nden atmosfer bilimcisi Paquita Zuidema, “Yeni parçacıkların oluşumu şu anda çok sıcak bir konu” diyor. “Saf havanın tam olarak neye benzediğini bilmediğimizi giderek daha fazla fark etmeye başlıyoruz.”

Nüfusun yoğun olduğu bölgelerde antropojenik emisyonlar bulut oluşumuna hakim olurken, bitki uçucuları diğer yerlerde bozulmamış topraklara hakim oluyor. Laboratuvar araçları son dönemde hangilerinin en fazla katkı sağladığını anlayabilecek kadar hassas hale geldi.

Seskiterpenlerle ilgili birçok keşif nispeten yenidir. 2010 yılında Araştırmacılar onları keşfetti Amazon orman tabanının yakınında. Kanopinin yüksek kısımlarında seskiterpenleri takip etmek zordu. Bu, ozonun seskiterpenleri bulutları besleyen aerosollere dönüştürdüğünü gösteriyor. Dada benzer bir sistemi rapor etti Fin ormanları ve turbalıklar geçen yıl. “Araçlarımız artık çok daha iyi olduğu için giderek daha fazlasını görüyoruz” diyor. “Sadece Amazon’da değiller.”

Dada ve meslektaşları yeni çalışmaya başladıklarında, insan emisyonları tarafından bozulmamış bir ormandaki havayı simüle ederek seskiterpenlerin bulut oluşturma yeteneğini test etmeyi amaçladılar. En yaygın “biyo” uçucuların atmosferik karışımını iyonize ettikten sonra ne olduğunu ölçen bir temel ile başladılar: izopren ve bir monoterpen olan alfa-pinen. Bu karışım beklendiği gibi bulutları tohumladı. Daha sonra ekip aynı şeyi yaptı ve β-karyofilen adı verilen bir seskiterpeni karıştırdı. Çam ve narenciye ağaçlarından elde edilir ve toz biber gibi kokar.

Dada, beta-karyofilenin kimyasal olarak reaksiyona girerek bir aerosol ve sonunda bir bulut oluşturması gerektiğini öne sürdü. Kendisi ve ekibi, kontrol odasında durup, aerosol boyutları ve konsantrasyonları gibi gerçek zamanlı veri okumalarını gösteren 15 monitörü izliyordu. Parçacık boyutları grafiği ekranda renk değiştirseydi onun haklı olduğunu anlayacaklardı. Bulut tohumlarının sayısı arttıkça büyüyecek ve maviden muz sarısına dönecektir.

İlk turda grafik sarıya döndü. Dada haklıydı. (“Hepimiz ‘Muz! Muz! Muz!’ diye bağırıyorduk” diye anımsıyor.) Karışıma hacimce yalnızca yüzde 2 oranında β-karyofilen eklenmesi bulut oluşumunu iki katına çıkardı ve moleküllerin büyümesine neden oldu. Daha hızlı. Bu, seskiterpenlerin bulutları nasıl oluşturduğunu gösteren ilk deneydi. Dada, bunun ağaçların soluduğu bileşiklerin yalnızca küçük bir kısmı olmasına rağmen “katkının çok büyük olduğunu” gösterdiğini söylüyor.

Araştırmada yer almayan Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan atmosfer bilimcisi Jiwen Fan, “Biraz seskiterpen eklemenin çok büyük bir etkisi var” diyor. Seskiterpenler bulut oluşturacak kadar büyük olmayan “mikro” aerosoller üretseler bile hava durumunu etkileyebilirler. 2018’de Fan, devasa yağmur bulutlarının ultra ince aerosolleri “yuttuklarında” yeni damlacıklar oluşturduklarını gösterdi. Gök gürültülü fırtınaları etkinleştir.

Fan’a göre yeni veriler, seskiterpenlerin küresel aerosol akışını daha iyi açıklamaya yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Aerosoller, bulutların ısıyı Dünya’dan daha fazla uzaklaştırmasına neden olur; bu, “ışıma zorlaması” olarak bilinen bir etkidir. (Arkasındaki fikir budur Komplolar Jeoloji mühendisine Aerosollü atmosfer: Dünyayı soğutabilecek yapay bulutlar tohumluyor.) Daha fazla aerosol, daha beyaz görünen, daha uzun süre dayanan ve daha az yağmur yağan daha yansıtıcı bulutlar anlamına gelir.

Ancak bilim insanları, modellerde dikkate alınması gereken aerosol sayısını simüle etmekte zorluk yaşıyor. Fan, “Bu uzun süredir devam eden bir sorundu” diyor. “Birçok iklim modeli, insan kaynaklı aerosollerin etkisini olduğundan fazla tahmin ediyor.” Belki de bunun nedeni, mikroplardan, bitkilerden ve ağaçlardan gelen doğal aerosollerin Sanayi Devrimi öncesinde ne kadar yaygın olduğunu hafife almalarıdır. Zuidema da aynı fikirde: “Belki de referans noktası olarak kullandığımız şey aslında düşündüğümüz kadar düşük aerosol değildir.”

Bilim insanları, ağaçların bulutları nasıl oluşturduğunu ölçerek geleceği ve geçmiş iklimi daha iyi tahmin edebiliyor. Kükürt aerosolleri yansıtıcı bulutlar oluşturabildiğinden, endüstriyel emisyonlar ışınımsal zorlama yoluyla ısınmanın bir kısmını azaltır. Ancak biyoaerosoller beklenenden daha bolsa önce Üretim, sanayiden gelen katkılar daha az önemli.

Bu yeniden hesaplamanın bize küresel ısınma hakkında ne söyleyebileceğini tahmin etmek zor çünkü dinamik bir iklimde çok fazla hareketli parça var. Örneğin ısı stresi, aşırı hava koşulları ve kuraklık bitkilerin azalmasına neden olur Daha fazla biyoaktif uçucu maddenin salınması– Bu da daha fazla bulutun oluşmasına neden oluyor. Ormansızlaşma ve sıcaklık stresi Ağaç hatlarını göçe zorlamak daha yüksek rakımlara ve enlemlere. bu etkiler Neresi Bulutlar oluşur.

Dada, “Bu bir geri bildirim döngüsü” diyor. “İklim bulut oluşumunu, bulutlar da iklimi etkiler.”

Daha iyi iklim modelleri, bilim adamlarının iklimi hafifletmenin en iyi yollarını tahmin etmelerine yardımcı olacak: “Daha fazla buluta ihtiyacımız varsa, daha az buluta ihtiyacımız varsa” diyor Dada. Ancak buradaki ikilem, iklim modellerinin inanılmaz derecede hesaplama gerektirmesidir. Ağaç spreyi kadar küçük bir şeyin fiziğini birleştirmek kolay olmayabilir.

Dada daha fazla test için bu sonbaharda CERN’e geri dönecek. Ekibi şimdi kükürt dioksit gibi antropojenik emisyonların bitkilerin bulut tohumlama yeteneğini nasıl etkilediğini görmek istiyor. Birbirlerini yavaşlatabilirler veya hızlandırabilirler. Amaçları, vardığı sonuçları ormanlar gibi saf olmayan, birçok karışık emisyon türünün bulunduğu alanlara genişletmektir. “Dünyadaki hemen hemen her yerin daha gerçekçi bir görünümünü elde etmek için antropojenik faktörleri eklemeye çalışıyoruz” diyor.

Bu hikaye ilk olarak şu tarihte ortaya çıktı: kablolu.com.