Работа показывает, как химический состав частиц влияет на их способность впитывать влагу из воздуха, что указывает на то, поможет ли частица образовывать облако — ключ ко многим основным проблемам предсказания климата.Чтобы понять климат Земли, ученые должны учитывать и измерять как антропогенные загрязнители окружающей среды, так и естественные процессы, которые влияют на то, сколько энергии планета поглощает от солнца или излучается обратно в космос.
Один естественный процесс, который играет большую роль в этом хрупком равновесии, — это образование облаков.Облака состоят из крошечных капелек воды. Давно известно, что капли, из которых состоят облака, образуются вокруг крошечных ядер — пылинок, солей или даже микробов.
Облака помогают отражать солнечную энергию обратно в космос, но процесс зарождения облака частицей может меняться в зависимости от природных условий. Чтобы создать облако, частица должна впитывать воду из окружающей среды, но химический состав частицы может быть очень однородным или очень разнообразным, что влияет на ее способность делать это.Группа Бертрама специализируется на областях, в которых химия существенно влияет на климат или окружающую среду. А поскольку океаны покрывают более 70 процентов поверхности Земли, исследователь из UW-Madison сосредоточился на поверхности океана, чтобы лучше понять важную часть более широкой климатической картины.
«Хотя выброс твердых частиц из океана не такой сильный, как от грузовиков, большая часть поверхности Земли не покрыта грузовиками», — говорит Бертрам. «Океан может быть диффузным источником (этих частиц), но это очень важный источник».В своей новой работе Бертрам и его коллеги начали исследование с лабораторного волнового канала, который позволил им воспроизвести типы аэрозольных частиц морских брызг, обнаруживаемые вблизи океанских волн. Они также изучали частицы с реальной границы океана и воздуха.
Имитируя океанские волны и морские брызги в волновом канале, исследователи могли получить представление о структурах и потенциале образования облаков частиц в открытом океане.Затем команда разработала новый метод, который классифицирует разнообразную популяцию аэрозольных частиц на основе их вероятности поглощения воды из окружающей среды и образования облака. Предыдущие подходы давали одно число для оценки способности аэрозольных частиц морских брызг образовывать облака.
Однако новый метод обеспечивает более точные измерения, указывая процентное содержание частиц в каждой категории, что позволяет более точно учитывать изменчивость между частицами в образовании облаков.«Достижение в том, что это общее», — говорит Бертрам. «Это структура, которую люди могут использовать в широком смысле, чтобы посмотреть на вопрос о разнообразии твердых частиц и о том, как они влияют на формирование облаков».В число сотрудников входят другие исследователи, связанные с Центром воздействия аэрозолей на климат и окружающую среду Калифорнийского университета в Сан-Диего; Университет Айовы; Институт океанографии Скриппса; и Калифорнийский университет в Дэвисе, а также исследователь из Тихоокеанской морской экологической лаборатории NOAA. Стивен Шилл, аспирант группы Бертрам, является первым автором нового исследования.
Национальный научный фонд поддержал эту работу через Центр воздействия аэрозолей на климат и окружающую среду.