מחקר מגלה כיצד חלקיקים עננים זרע באמזון מיוצרים

שוסטר ושוסטר עונה 2: גז טבעי, אף וכלבי גישוש (יולי 2019).

Anonim

מחקר שפורסם בעיתון " נייצ'ר" פותר תעלומה שהביכה את המדענים במשך למעלה מעשור: מקורם של אירוסולים אטמוספריים התורמים ליצירת ענן מעל יערות הגשם באמזונס בהעדר מקורות זיהום מקומיים.

אירוסולים הם חלקיקים מיקרוסקופיים התלויים באטמוספרה. הם ממלאים מספר תפקידים חיוניים במערכת האקלים. לדוגמה, רוב העננים חייבים את קיומם כדי אירוסולים, כי אדי המים באטמוספרה מתעבה עליהם כדי ליצור טיפות ענן כי בסופו של דבר להאיץ כמו גשם. חלקיקי התרסיס דמויי זרע אלה נקראים גרעיני עיבוי עננים, מסבירים החוקרים.

על פי ממצאי המחקר האחרונים, שנערכו בתמיכת ה- FAPESP כחלק מהניסוי של האמזונס של האוקיינוס ​​הירוק (גומאזון), חלקיקים המשמשים כמבשרים של גרעיני עיבוי עננים נוצרים באטמוספירה העליונה ומועברים אל הקרקע בעננים גֶשֶׁם.

"ניסינו במשך 15 שנים לפחות למדוד את היווצרותם של חלקיקי אירוסול חדשים באמזונס בקומת הקרקע והתוצאה הייתה תמיד אפס, החלקיקים הננומטריים החדשים פשוט לא הופיעו שם, מדידות נעשו על פני השטח או במטוס טס לא יותר מ 3000 מ '. מצאנו רק את התשובה כאשר אנחנו נראה הרבה יותר גבוה ", אמר פאולו ארטקסו, פרופסור במכון הפיזיקה של אוניברסיטת סאו פאולו (IF-USP) וכן מחבר שותף של המאמר.

על פי ארטאקסו, יערות הגשם באמזונס פולטים באופן טבעי גזים הידועים בשם תרכובות אורגניות נדיפות (VOC), כולל טרפן ואיזופרין. הם נסחפים לתוך האווירה העליונה על ידי הסעה ענן יכול להמריא גבוה ככל 15, 000 מ ', שם הטמפרטורה היא על מינוס 55 מעלות צלזיוס.

"בטמפרטורות נמוכות אלו, ה- VOCs מתעבים ויוצרים חלקיקים זעירים שמדדים 1-5 ננו-מטר", הסביר ארטאקסו. "חלקיקים אלה לספוג גזים ולהתנגש אחד עם השני, במהירות agglomerating וגדל עד גודל גדול מספיק כדי לגרום להם ענן גרעיני עיבוי, בדרך כלל יותר מ 50-70 ננומטר."

בגבהים גבוהים, הוא הוסיף, התאגדות החלקיקים מופעלת על ידי לחץ אטמוספרי נמוך, טמפרטורה נמוכה, ומספרם הרב של החלקיקים שבמחזור.

"בסופו של דבר, אחד מענני הסירה הענקיים האלה מייצר ניחוח חזק של אוויר ומשקעים כגשם, כך שהחלקיקים צונחים אל הקרקע", אמר ארטאקסו.

תגלית מפתיעה

חלק מן המדידות שהוצגו במאמר נעשו במרס 2014 בעונת הגשמים של אמזון על ידי גראוממן גאלפסטרים -1, מטוס מחקר המסוגל לטוס ב -6, 000 מ ', או כמעט 20, 000 רגל, והוא בבעלות המערב National Pacific Laboratory (PNNL) בארצות הברית.

מערך נתונים נוסף התקבל בין מרץ למאי 2014 במצפה אמזון מגדל (ATTO), המופעל על ידי המכון הלאומי לחקר האמזונס של ברזיל (INPA). ATTO הוא 320 מ 'גבוה ממוקם בלב יער הגשם על שמורת ביולוגי Uatumã, כ 160 ק"מ צפונית מזרחית מנאוס - מעבר להשגת זיהום עירוני.

מדידות משלימות של אירוסולים נעשו במגדלי ZF2 בסביבות 55 ק"מ צפונית למנאוס, ובמאנאקפורו כ -100 ק"מ מערבית למנאוס במתקן הניידות הקרני של האטמוספירה (ARM), המכיל מספר מכשירים קרקעיים ומטוסי אוויר שפותחו עבור מחקרים אקלימיים בבעלות מחלקת האנרגיה של ארה"ב.

"למרבה ההפתעה, מצאנו כי כמות החומר החלקיקי באטמוספרה עלתה עם הגובה, היינו מצפים לריכוזים גבוהים יותר קרובים יותר לאדמה, מצאנו כמויות גדולות מאוד של אירוסולים בסביבות 6000 מ ', הגבוה ביותר ב- Gulfstream-1 יכול לעוף ", אמר לואיס אוגוסטו טולדו מאצ'אדו, חוקר במכון לחקר החלל הלאומי (INPE) וכן מחבר המאמר.

התצפית הראשונית אושרה על ידי מדידות חדשות שנלכדו על ידי ה- High Aerospace & Long Range Research Aircraft (HALO), אשר יכול לטוס ב 16, 000 מ 'ומופעל על ידי קונסורציום מחקר הכולל את מרכז החלל הגרמני (DLR), מכון מקס פלנק (MPI) וקרן המחקר הגרמנית (DFG).

"מצאנו כי באזורים מזוהמים היה ריכוז גבוה של חומר חלקיקי ליד מפלס הקרקע, מה שלא היה באזורים נטולי זיהום, אך בגבהים גבוהים מצאנו כמויות גדולות של חלקיקים גם בהיעדר מקומי מקורות זיהום, "אמר Machado. "המחקר האחרון מראה כיצד חלקיקים אלה נסחפים מטה לעבר הקרקע על ידי גשם כדי ליצור אוכלוסיות חדשות של חומר חלקיקי הפועל כמו גרעיני עיבוי עננים בגובה נמוך".

לדברי ארטאקסו, התצפית היתה מפתיעה, כי מעל שכבת הגבול הפלנטרית ב -2, 500 מ 'יש היפוך טמפרטורות שבדרך כלל מעכב את התנועה האנכית של חלקיקים. "אבל אנחנו לא לקחו בחשבון את התפקיד של עננים convective כמו מובילי הגזים הנפלטים על ידי היער, " הוא אמר.

המחקרים שנערכו בחסות GOAmazon מוכיחים כי VOCs מהצמחים הם חלק ממנגנון בסיסי לייצור של אירוסולים באזורים יבשתיים, הוא המשיך.

"השילוב של VOC ועננים הנפלטים מהיער יוצר דינאמיקה מאוד ספציפית שמייצרת כמויות עצומות של חלקיקים בגבהים גבוהים, שם לא חשבו שיש בהם שום דבר.הביולוגיה של היער פועלת עם עננים כדי לשמור על תפקוד המערכת האקולוגית של האמזונס, "אמר ארטאקסו.

VOCs להמריא לאוויר העליון שבו מהירויות הרוח גבוהות מאוד, והם מחדש על כדור הארץ ביעילות רבה. במקרה של האמזונס, חלק הולך האנדים וחלק מדרום ברזיל, בעוד כמה נשאר באזור היער הטרופי עצמו. "כרגע אנחנו דוגמים את כל הנתונים שלנו כדי לברר במדויק אילו אזורים מושפעים VOCs מן האמזונס כי מועברים על ידי זרימת האטמוספירה, " אמר Artaxo.

בגלל זה לא היה ידוע עד כה, זה מנגנון ייצור אירוסול אינו נחשב על ידי כל המודלים האקלים כיום בשימוש. "את הידע יהיה צורך לכלול", אמר Machado. "זה יעזור להפוך סימולציות הגשם מדויק יותר."

menu
menu