Даже мельчайшие частицы загрязнения влияют на механизмы образования и развития облаков, изменяют режим осадков.

Исследование, проведенное в городе Манаус, показало, что благодаря химическому процессу, известному как окисление, небольшие аэрозоли, выбрасываемые заводами или автомобильными выхлопами, например, очень быстро растут, достигая размера в 400 раз больше. А это мешает образованию дождевых капель.

«Понимание механизмов образования облаков и осадков в Амазонии является серьезной проблемой из-за сложности нелинейных физико-химических процессов в атмосфере», — объясняет Пауло Артаксо, профессор Института физики Университета Сан-Паулу ( IF-USP) и автор исследования, опубликованного в среду (12) в Science Advances.

Открытие бразильских и североамериканских исследователей повышает точность моделей и математических симуляций изменения климата.

«В этом исследовании мы показали, что на своем пути в атмосфере более мелкие частицы окисляются и быстро растут, пока не достигнут необходимого размера, чтобы стать ядром конденсации».

Данные были собраны с помощью самолетов, пролетевших над районом Манауса на малой высоте, охватив около ста километров шлейфа загрязнения, образовавшегося в мегаполисе в период с 2014 по 2015 год.

Работа была поддержана Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) в рамках научной кампании Green Ocean Amazon (GoAmazon) и тематического проекта —оба связаны с PFPMCG (Исследовательская программа Fapesp по глобальному изменению климата).

«О роли этих наночастиц в осадках было известно мало. Оказывается, район Манауса — уникальное место в мире, лаборатория под открытым небом. Это мегаполис, окруженный лесом и вдали от других городов. Мегаполис изменяет окружающую среду, подобную той, что была в доиндустриальную эпоху», — говорит Мачадо.

Аэрозоли – это взвешенные в воздухе частицы (твердые или жидкие). Они могут образовываться естественным образом в лесу в виде первичных частиц или вторично в атмосфере из газообразных прекурсоров (ЛОС), выбрасываемых лесами (вторичные органические аэрозоли), например, или, как исследовано в этом исследовании, в результате деятельности человека, такой как сжигание ископаемого топлива.

Мачадо объясняет, что аэрозоли размером менее десяти нанометров, выбрасываемые в районе Манауса выхлопными газами транспортных средств, промышленностью или при выработке электроэнергии, образуют своего рода шлейф загрязнения, который движется на юго-запад (из-за ветров). Исследователи подсчитали, что именно на этом пути происходит быстрый рост частиц.

«Оценить влияние твердых частиц на дождь очень сложно, так как существует большое количество атмосферных переменных, которые вмешиваются в эту взаимосвязь. Поэтому мы сравнили линию загрязнения с прилегающими территориями, которые находятся за пределами шлейфа загрязнения», он говорит.

Переменное воздействие

Механизмы образования облаков сложны и зависят от многих параметров атмосферы. В случае небольших аэрозолей они будут препятствовать конденсации дождевых капель. Однако, в зависимости от атмосферных условий и, прежде всего, образования облаков в любой момент, дожди могут усиливаться или уменьшаться.

Мачадо объясняет, что из-за большого количества твердых частиц, когда шлейф загрязнения соприкасается с облаком, возникает конкуренция за присутствующий там водяной пар, что приводит к уменьшению размера капель.

«Чтобы пошел дождь, капли должны иметь определенный размер. Это то, что мы называем конечной скоростью капли, которая должна быть меньше, чем движение воздуха, которое поднимается. В противном случае облако получает много мелких капель и дождь не идет", - объясняет он.

Однако, отмечает Мачадо, если возникает очень сильный вертикальный ветер, это большое количество капель может подняться на большую высоту, образуя частицы льда, которые могут вызвать сильный шторм.«Мы заметили, что по мере роста этот твердый материал становится ядром конденсации. Когда он сталкивается с небольшим слабым облаком [горячим облаком], дождя мало», — объясняет он.

«Аэрозоль уменьшает осадки. Но если облако набирает силу и становится кучево-дождевым [большого вертикального развития], например, аэрозоли увеличивают осадки. То есть даже эти мелкие частицы загрязнения имеют влияние на образование дождей.

По мнению исследователей, проект следует продолжить в расширенном виде, собирая новые данные. В этом году команда проведет эксперимент Cafe-Brasil (Химия атмосферы: полевой эксперимент в Бразилии) с помощью немецкого самолета, способного летать на высоте 15 км.

Artaxo объясняет, что аналогичные исследования с использованием дистанционного зондирования также проводятся на башне ATTO высотой 325 метров посреди тропического леса Амазонки.

«В этом исследовании, которое мы сейчас публикуем, мы собрали данные во время полетов на малой высоте [4000 метров]. Немецкий самолет, который мы собираемся использовать для наших следующих коллекций, является одним из самых сложных существующих лабораторных самолетов», — говорит Артаксо.

«Таким образом, мы сможем провести эксперимент, чтобы понять фундаментальные физико-химические проблемы образования аэрозолей, облаков и осадков, которые до сих пор остаются для нас загадкой», — заключает он.

bbabo.Net