Hrvatska znanstvenica u timu koji je otkrio nove spoznaje o formiranju oblaka

Unsplash

Znanstvenica Instituta Ruđera Boškovića (IRB) dr. sc. Sanja Frka Milosavljević u suradnji s kolegama iz Slovenije i Njemačke objavila je nove rezultate mjerenja koji su dali potpuno novu perspektivu utjecaja atmosferskih aerosola na stvaranje kapljica oblaka, što je važno zbog utjecaja koji oblaci imaju na klimatske promjene.

Ruđerova znanstevnica iz Laboratorija za biogeokemiju mora i atmosfere objavila je rezultate u suradnji s kolegama iz slovenskoga Kemijskog instituta te njemačkoga Leibniz Institute for Tropospheric Research, priopćila je Služba za odnose s javnošću IRB-a.

Kako je istaknuto, ti novi rezultati mjerenja dali su potpuno novu perspektivu utjecaja atmosferskih aerosola na stvaranje kapljica oblaka, što je važan rezultat s obzirom na utjecaj koji oblaci imaju na klimatske promjene.

Rezultati su objavljeni u uglednome znanstvenom časopisu “Environmental Science & Technology”, a riječ je o tome da su znanstvenici prvi put izmjerili sezonske promjene koncentracija površinski aktivnih tvari u veličinskim frakcijama atmosferskih aerosola. Objašnjeno je da su ovi rezultati važni zbog istraživanja utjecaja aerosola na formiranje oblaka.

Rezultati istraživanja od posebne važnosti u oceanskim podučjima

Objavljeni rezultati bi, istaknuto je, mogli biti važni za procese stvaranja oblaka i njihova svojstva, što bi pak moglo biti od posebne važnosti upravo u klimatski značajnim područjima kao što su oceani.

Navedeno je kako su oblaci vidljive nakupine vodenih kapljica, ledenih kristala ili smjese kapljica i kristala koje lebde u Zemljinoj atmosferi, a nastaju kada se zrak zasiti vodenom parom. To se može dogoditi zbog povećanja količine vodene pare u zraku ili smanjenja temperature zraka ispod temperature rosišta. Važnu ulogu u tome procesu imaju i prisutne čestice koje dospijevaju u atmosferu iz prirodnih, ali i antropogenih, izvora kao što su industrija ili promet. Te lebdeće čestice u zraku poznajemo pod nazivom aerosoli.

Oblaci imaju važnu ulogu u reguliranju ukupne ravnoteže zračenja, klime i vremena na Zemlji – raspršuju, apsorbiraju i reemitiraju zračenje sa Zemlje i Sunca, te tako sprječavaju nagla zagrijavanja ili hlađenja tla i zraka i sudjeluju u tijeku vodenoga ciklusa i čitavoga klimatskog sustava.

Procjena učinka aerosola jedna od glavnih nesigurnosti u razumijevanju Zemljine klime

Navode se i objašnjenja voditeljice istraživanja Sanje Frka Milosavljević kako je jedna od glavnih nesigurnosti u sadašnjem razumijevanju Zemljine klime procjena učinka atmosferskih lebdećih čestica u zraku (aerosola) na procese stvaranja oblaka te posljedično i na održavanje ukupne ravnoteže zračenja na Zemlji.

U samome procesu stvaranja oblaka aerosoli imaju ključnu ulogu jer bez njih kondenzacija vodene pare realno ne bi bila moguća, istaknula je znanstvenica i dodala kako se samo dio čestica iz atmosfere aktivira u tzv. jezgre kondenzacije oblaka koje nadalje postaju kapljice oblaka, a pritom parametar površinske napetosti igra važnu ulogu.

U tom se kompeticijskom procesu čestice veće od 1 µm (mikrona) brže aktiviraju od submikronskih kod kojih upravo kemijski sastav postaje važniji faktor od same veličine čestica, objasnila je Frka Milosavljević.

Dodala je da do danas nisu bili dostupni podatci o veličinskoj distribuciji površinski aktivnih tvari (surfaktanta) u atmosferskim aerosolima kao ni direktni eksperimentalni dokazi njihova utjecaja na površinsku napetost u mikroskopskim kapljicama oblaka i zato je doseg efekta surfaktanata na promjenu brojnosti kapljica oblaka nepouzdan.

”U ovom radu prvi put smo izmjerili sezonske promjene koncentracija surfaktanata u veličinskim frakcijama atmosferskih aerosola. Pritom smo primijenili voltametriju izmjenične struje”, napomenula je znanstvenica. Podsjetila je kako je riječ je o elektrokemijskoj tehnici koja se koristi dugo godina u istraživanjima površinski aktivnih tvari vodenih sustava različitih sastavnica okoliša u IRB-ovu Zavodu za istraživanje mora i okoliša, a pokazala je za red veličine bolju osjetljivost u odnosu na do sada korištene metode detekcije surfaktanata u atmosferskim vodenim uzorcima.

Kako bi procijenili utjecaj veličinske distribucije surfaktanata u aerosolima na proces nukleacije i rasta kapljica oblaka, znanstvenici su uveli jedinstvenu parametrizaciju eksperimentalno dobivenih podataka i time omogućili daljnje numeričko modeliranje kinetike higroskopnog rasta aerosola i njihove CCN aktivacije.

Rezultati su pokazali da utjecaj koji surfaktanati imaju na sniženja površinske napetosti tijekom aktivacije oblaka može utjecati na brojnost kapljica oblaka u jednakom opsegu kao i dvostruko povećanje brojnosti samih atmosferskih čestica (tzv. Twomey efekt). Ako se pritom uzme u obzir i stvarna veličinska distribucija surfaktanata u ambijentalnim aerosolima, dolazi do daljnjega povećanja brojnosti kapljica oblaka od deset posto.

Globalno gledajući, povećanje brojnosti kapljica oblaka od deset posto može dovesti do promjene albeda (broja koji pokazuje koliko se svjetlosti reflektira s površine nekoga tijela, omjer odražene svjetlosti prema svjetlosti koja je pala na tijelo) od jedan posto te posljedično do promjene ravnoteže zračenja koje dolazi u atmosferu i onoga koje odlazi iz nje.

”Ovim radom otvaraju se široke mogućnosti eksperimentalnoga i modelnog ispitivanja utjecaja surfaktanata atmosfere na procese stvaranja oblaka i njihova svojstva, a koja bi mogla biti od posebne važnosti upravo u klimatski značajnim područjima kao što su oceani i mora, a što će biti jedan od zadataka novog istraživačkog projekta Hrvatske zaklade za znanost – Biokemijski odgovori površinskoga sloja oligotrofnog područja Jadranskoga mora na atmosfersko taloženje”, zaključila je Frka Milosavljević.

Istraživanje je objavljeno u radu pod naslovom “Size-resolved surface active substances of atmospheric aerosol: reconsideration of the impact on cloud droplet formation” koje se istraživalo u sklopu projekta financiranoga iz europskoga programa Marie Curie FP7-PEOPLE-2011-COFUND, a na nacionalnoj razini provodilo ga je Ministarstvo znanosti i obrazovanja.