Araştırmacılar, bitkiler tarafından salınan hidrokarbonlar olan seskiterpenlerin bulut oluşumuna önemli katkı sağladığını tespit etti. Bu keşif, iklim modellerindeki belirsizliklerin azaltılmasına ilişkin bilgiler sunuyor.
Nükleer araştırma merkezi CERN’deki uluslararası CLOUD projesinin bir parçası olarak, PSI’daki araştırmacılar, seskiterpenler olarak adlandırılan gaz halindeki hidrokarbonları belirlediler. bulut oluşumunda önemli bir faktör olarak bitkiler tarafından salınır. Bu bulgu, iklim modellerindeki belirsizlikleri azaltabilir ve daha doğru tahminler yapılmasına yardımcı olabilir. Çalışma artık Science Advances dergisinde yayınlandı.
Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli’nin (IPCC) en son tahminlerine göre, küresel iklim öncesine göre 1,5 ila 4,4 santigrat derece daha sıcak olacak -2100 yılına kadar endüstriyel seviyeler. Bu rakam, insan kaynaklı sera gazı emisyonlarının gelecekte nasıl gelişebileceğini açıklayan çeşitli senaryolara dayanmaktadır. Yani en iyi durumda, emisyonları hızlı ve radikal bir şekilde azaltmayı başarırsak, yine de Paris Anlaşması’nın 1,5 derece hedefine ulaşabiliriz. En kötü durumda bunun çok daha üstüne çıkacağız.
Ancak bu tür tahminler bazı belirsizliklere de tabidir. Örneğin, emisyonların hızla artmaya devam ettiği en kötü senaryoda, sıcaklıktaki artış 4,4 derece yerine 3,3 kadar düşük veya 5,7 santigrat derece kadar yüksek olabilir.
Tahminlerdeki bu belirsizlikler Sera gazı emisyonlarındaki somut gelişmeler sonucunda sıcaklıkların nasıl değişeceği, esas olarak bilim adamlarının atmosferde meydana gelen tüm süreçleri, yani atmosferdeki çeşitli gazlar ve aerosoller arasındaki etkileşimleri henüz tam olarak anlamamasından kaynaklanmaktadır. Bunları oluşturmak, Cenevre’deki CERN nükleer araştırma merkezindeki atmosferik araştırmacılar arasında uluslararası bir işbirliği olan CLOUD projesinin (Açık Havada Bırakılan Kozmikler) amacıdır. PSI, CLOUD odasının inşasına yardımcı oldu ve projenin yürütme komitesinin bir üyesidir.
Atmosferik Kimya Laboratuvarı’nda Lubna Dada, diğer konuların yanı sıra aerosollerin oluşumunu ve kimyasal bileşimini araştırıyor. . Katkı Sağlayan: Paul Scherrer Enstitüsü/ Markus Fischer
Bulut oluşumunun gizemi
Özellikle bulut örtüsünün gelecekte nasıl gelişeceği büyük ölçüde belirsizliğini koruyor şu an. Ancak bu, iklimi tahmin etmede önemli bir faktördür çünkü daha fazla bulut daha fazla güneş ışınımını yansıtır, dolayısıyla dünya yüzeyini soğutur.
Bulutları oluşturan damlacıkları oluşturmak için su buharının yoğunlaşma çekirdeğine, katı veya sıvı parçacıklara ihtiyacı vardır. üzerinde yoğunlaşılacak. Bunlar, hem doğa hem de insan faaliyetleri tarafından üretilip havaya salınan, çapı 0,1 ila 10 mikrometre arasında değişen çok çeşitli aerosoller, küçük katı veya sıvı parçacıklar tarafından sağlanır. Bu parçacıklar örneğin denizden gelen tuzu, çölden gelen kumu, sanayi ve trafikten kaynaklanan kirletici maddeleri veya yangınlardan kaynaklanan kurum parçacıklarını içerebilir.
Ancak, yoğunlaşma çekirdeklerinin yaklaşık yarısı aslında farklı durumlarda havada oluşur. Gaz halindeki moleküller birleşerek katı maddelere dönüşür; bu olay uzmanların “çekirdeklenme” veya “yeni parçacık oluşumu” (NPF) olarak adlandırdığı bir olaydır. Başlangıç olarak, bu tür parçacıklar çok küçüktür ve birkaç nanometreden biraz daha büyüktür, ancak zamanla gaz halindeki moleküllerin yoğunlaşması yoluyla büyüyebilirler ve daha sonra yoğunlaşma çekirdekleri olarak hizmet edebilirler.
Kokusunu alabileceğiniz sera gazları.
Parçacık oluşumuna katkıda bulunan ana antropojenik gaz, esas olarak yanan kömür ve petrolden kaynaklanan, sülfürik asit formundaki sülfür dioksittir. İlgili en önemli doğal gazlar izoprenler, monoterpenler ve seskiterpenlerdir. Bunlar çoğunlukla bitki örtüsü tarafından salınan hidrokarbonlardır. Bunlar, örneğin çim kesildiğinde veya ormanda yürüyüşe çıktığımızda kokladığımız esansiyel yağların temel bileşenleridir. Bu maddeler havada oksitlendiğinde, yani ozonla reaksiyona girdiğinde aerosoller oluştururlar.
“Son yıllarda daha sıkı çevre mevzuatı nedeniyle havadaki kükürt dioksit konsantrasyonunun önemli ölçüde azaldığını ve bunun azalmaya devam edecek” diyor PSI’dan atmosfer bilimcisi Lubna Dada. “Öte yandan, terpen konsantrasyonu artıyor çünkü bitkiler stresle karşılaştıklarında daha fazla terpen salgılıyorlar – örneğin sıcaklıklarda artış ve aşırı hava koşulları olduğunda ve bitki örtüsü kuraklığa daha sık maruz kaldığında.”
Dolayısıyla iklim tahminlerini iyileştirmeye yönelik en büyük soru, bulut oluşumunda artışa veya azalmaya yol açacak faktörlerden hangisinin baskın olacağıdır.Sülfürik asit hakkında zaten çok şey biliniyor ve monoterpenler ile izoprenin rolü, PSI’ın dahil olduğu CLOUD gibi saha ve oda deneylerindeki ölçümler sayesinde artık daha iyi anlaşılıyor.
Seskiterpenler nadirdir ancak etkilidirler
Şu ana kadar seskiterpenler araştırmaların odak noktası olmamıştır. Dada, “Bunun nedeni, bunların ölçülmesinin oldukça zor olmasıdır” diye açıklıyor. “Birincisi, ozonla çok hızlı reaksiyona girmeleri ve ikincisi, diğer maddelere göre çok daha az sıklıkta ortaya çıkmaları.”
Her yıl yaklaşık 465 milyon ton izopren ve 91 milyon ton monoterpen açığa çıkarken, seskiterpenler bunun nedenidir. sadece 24 milyon ton için. Bununla birlikte Dada’nın başyazarı olduğu yeni çalışma, bu bileşiklerin bulut oluşumunda önemli bir rol oynadığını gösterdi. Ölçümlere göre, aynı konsantrasyondaki diğer iki organik maddeden on kat daha fazla parçacık oluşturuyorlar.
Bunu belirlemek için Dada ve ortak yazarları, Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü CERN’deki benzersiz CLOUD odasını kullandılar. . Oda, farklı atmosferik koşulların simüle edilebildiği kapalı bir odadır. Dada, “Neredeyse 30 metreküplük bu iklim odası, dünya çapında türünün en saf örneğidir” diyor. “O kadar saf ki, atmosferde kaydedilen düşük konsantrasyonlarda bile seskiterpenleri incelememize olanak sağlıyor.”
Çalışmanın amacı da tam olarak buydu. Atmosferdeki biyojenik parçacık oluşumunu simüle etmek için tasarlandı. Daha spesifik olarak araştırmacılar, antropojenik kükürt dioksit emisyonlarının olmadığı sanayi öncesi dönemleri incelemekle ilgileniyorlardı. Bu, insan faaliyetlerinin etkisinin daha net bir şekilde belirlenmesine ve geleceğe yansıtılmasına olanak tanır. Ancak antropojenik kükürt dioksit uzun zamandan beri doğada her yerde bulunur hale geldi. Bu, yalnızca CLOUD odasının geçerli olmasının bir başka nedenidir. Ayrıca kontrollü koşullar altında sanayi öncesi bir karışımın üretilmesine de olanak tanır.
Kalıcı parçacıklar daha fazla buluta yol açar
Deneyler, doğal bir karışım Saf havada izopren, monoterpenler ve seskiterpenler, ULVOC’ler (Ultra Düşük Uçuculuklu Organik Bileşikler) adı verilen çok çeşitli organik bileşikler üretir. Adından da anlaşılacağı gibi, bunlar çok uçucu değildir ve bu nedenle çok verimli bir şekilde parçacıklar oluştururlar; bu parçacıklar zamanla yoğunlaşarak yoğunlaşma çekirdeği haline gelebilir. Seskiterpenlerin muazzam etkisi, araştırmacıların odaya yalnızca izopren ve monoterpen süspansiyonu içeren seskiterpenler eklemesiyle ortaya çıktı. Sadece yüzde iki eklemek bile yeni parçacık oluşum hızını iki katına çıkardı. Dada, “Bu, bir seskiterpen molekülünün 15 karbon atomundan oluşması, monoterpenlerin ise yalnızca on ve izoprenin yalnızca beş karbon atomundan oluşmasıyla açıklanabilir” diyor.
Bir yandan, çalışma başka bir yöntemi de ortaya koyuyor: Hangi bitki örtüsünün havayı ve iklimi etkileyebileceği. Ancak her şeyden önce araştırma sonuçları, tahminlerin daha doğru olması için seskiterpenlerin izopren ve monoterpenlerin yanı sıra gelecekteki iklim modellerine ayrı bir faktör olarak dahil edilmesi gerektiğini öne sürüyor. Bu, özellikle atmosferdeki kükürt dioksit konsantrasyonlarındaki azalma ve iklim stresinin bir sonucu olarak biyojenik emisyonlardaki eş zamanlı artış göz önüne alındığında doğrudur; bu, ikincisinin gelecekteki iklimimiz için muhtemelen giderek daha önemli hale geleceği anlamına gelir. Ancak bulut oluşumu tahminlerini daha da geliştirmek için başka çalışmalara da ihtiyaç vardır. Bunlar, Atmosfer Kimyası Laboratuvarı’nda halihazırda planlanıyor.
Atmosferik Moleküler Süreçler Grup Lideri Imad El Haddad, “Sonraki” diyor, “biz ve CLOUD ortaklarımız sanayileşme sırasında tam olarak ne olduğunu araştırmak istiyoruz. doğal atmosfer, kükürt dioksit, amonyak ve diğer insan kaynaklı organik bileşikler gibi insan kaynaklı gazlarla giderek daha fazla karışıyor.”
Kaynak: “Biyojenik yeni parçacık oluşumunda seskiterpenlerin rolü”, yazan Lubna Dada, Dominik Stolzenburg, Mario Simon , Lukas Fischer, Martin Heinritzi, Mingyi Wang, Mao Xiao, Alexander L. Vogel, Lauri Ahonen, Antonio Amorim, Rima Baalbaki, Andrea Baccarini, Urs Baltensperger, Federico Bianchi, Kaspar R. Daellenbach, Jenna DeVivo, Antonio Dias, Josef Dommen, Jonathan Duplissy, Henning Finkenzeller, Armin Hansel, Xu-Cheng He, Victoria Hofbauer, Christopher R. Hoyle, Juha Kangasluoma, Changhyuk Kim, Andreas Kürten, Aleksander Kvashnin, Roy Mauldin, Vladimir Makhmutov, Ruby Marten, Bernhard Mentler, Wei Nie, Tuukka Petäjä, Lauriane L. J. Quéléver, Harald Saathoff, Christian Tauber, Antonio Tome, Ugo Molteni, Rainer Volkamer, Robert Wagner, Andrea C. Wagner, Daniela Wimmer, Paul M. Winkler, Chao Yan, Qiaozhi Zha, Matti Rissanen, Hamish Gordon, Joachim Curtius, Douglas R. Worsnop, Katrianne Lehtipalo, Neil M.