Η Αρκτική έχει σοβαρό νεφικό πρόβλημα!

Αρκτική
Νέφη στην Αρκτική. Πηγή: https://www.theatlantic.com/

Εισαγωγή

Για τους μετεωρολόγους, τα νέφη αποτελούν ισχυρούς ατμοσφαιρικούς παράγοντες που επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τις διεργασίες στην ατμόσφαιρα, τον καιρό και το κλίμα. Οι ιδιότητές τους ποικίλουν ανάλογα τη χημική τους σύσταση και τις συνθήκες που επικρατούν. Χαρακτηριστικά, έχουν την ικανότητα να ανακλούν την ηλιακή ακτινοβολία πίσω στο διάστημα, εξ ού και ο λόγος που η κορυφές τους είναι τόσο λαμπρές. Σε άλλες περιπτώσεις είναι σχεδόν διαφανείς στην ηλιακή ακτινοβολία, απορροφώντας όμως, σε μεγάλο βαθμό την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από την επιφάνειά της Γης. Με αυτόν τον τρόπο η ακτινοβολία παγιδεύεται στην ατμόσφαιρα, συμβάλλοντας στην αύξηση της θερμοκρασίας.

Επιστήμονες, μελετώντας την χημεία της ατμόσφαιρας που είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία των νεφών, ανακάλυψαν μια απροσδόκητα ισχυρή φυσική διαδικασία που καθορίζει την ανάπτυξή τους!

Καθώς η Γη συνεχίζει να θερμαίνεται από τα αυξανόμενα επίπεδα των θερμοκηπιακών αερίων, αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να αποτελεί έναν νέο σημαντικό μηχανισμό για την επιτάχυνση του λιώσιμου των πάγων στους Πόλους. Έναν τέτοιον μηχανισμό που αυτή τη στιγμή κανένα κλιματικό μοντέλο δεν μπορεί να ενσωματώσει.

Η ανακάλυψη αυτή προέκυψε από μελέτες στα αιωρούμενα σωματίδια. Πάνω στα μικροσκοπικά αυτά σωματίδια της ατμόσφαιρας, οι υδρατμοί μπορούν να συμπυκνωθούν προς δημιουργία νεφών. Οι επιστήμονες εντόπισαν μια ισχυρή πηγή αερολυμάτων στη δημιουργία νεφών, που είχε παραληφθεί. Αυτή είναι το ιώδιο.

Πυρήνες Συμπύκνωσης Νεφών

Όπως ακριβώς η δρόσος συμπυκνώνεται πάνω στα φύλλα των δέντρων και στο γρασίδι, έτσι και οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα μπορούν να συμπυκνωθούν γύρω από τα αιωρούμενα σωματίδια για να δημιουργήσουν νέφη. Δύο είδη σωματιδίων μπορούν να λειτουργήσουν ως Πυρήνες Συμπύκνωσης Νεφών (Cloud Condensation Nuclei – CCNs): (α) τα πρωτογενή αερολύματα, που μπορεί να είναι μικροσκοπικά σωματίδια σχεδόν κάθε είδους (βακτήρια, σωματίδια άμμου ή σκόνης, θαλάσσια σωματίδια άλατος κλπ.) και (β) τα δευτερογενή αερολύματα, τα οποία είναι ιχνοστοιχεία που με τις κατάλληλες ατμοσφαιρικές συνθήκες μπορούν να σχηματίσουν νέα αιωρούμενα σωματίδια.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Σχήμα 1. Λεπτομερή σχηματική απεικόνιση της πυρηνοποίησης των αιωρούμενων σωματιδίων προς δημιουργία νεφών. Πηγή: https://www.researchgate.net/

Τα σωματίδια που αποτελούνται από δευτερογενή αερολύματα θεωρούνται ότι αποτελούν περισσότερα από τα μισά CCNs. Τα σύννεφα με περισσότερα CCNs τείνουν να έχουν μεγαλύτερο χρόνο ζωής, να είναι πλατύτερα και πιο ανακλαστικά. Χαρακτηριστικά σαν κι αυτά μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη θερμοκρασία της Γης. Ωστόσο, οι λεπτομέρειες για τις χημικές ουσίες που καταλήγουν να γίνουν CCNs, και το πως ακριβώς συμβαίνει αυτό, έχουν ακόμα πολλές άγνωστες πτυχές. Κάτι τέτοιο τα καθιστά αρκετά δύσκολο να εισαχθούν στα κλιματικά μοντέλα, σύμφωνα με τον Charles Brock, ερευνητή-φυσικό της Εθνικής Υπηρεσίας Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA).

Εξέλιξη της έρευνας

Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει αυτή τη νέα διαδικασία σχηματισμού σωματιδίων με αέρια όπως το θειικό οξύ (H2SO4), ιδιαίτερα σε αστικές περιοχές, όπου η χημική ουσία βρίσκεται σε αφθονία. Ωστόσο, πρόσφατες μετρήσεις διαπίστωσαν ότι αυτή η διαδικασία δεν περιορίζεται σε ανθρωπογενείς χημικές ουσίες – μπορεί επίσης να εμφανιστεί στην ατμόσφαιρα σε λιγότερο πυκνοκατοικημένες περιοχές. “Τα δύο τρίτα της επιφάνειας του κόσμου είναι ωκεανοί και τα περισσότερα νέφη σχηματίζονται πάνω από τον ωκεανό, οπότε πρέπει να κατανοήσουμε αυτές τις διαδικασίες στις απομακρυσμένες περιοχές για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε το κλίμα”, σημειώνει ο Brock.

Από παρατηρήσεις σε απομακρυσμένες περιοχές της Ιρλανδίας, της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής βρέθηκε ότι το ιώδιο, το οποίο απελευθερώνεται φυσικά από την τήξη του θαλάσσιου πάγου, των φυκών και της επιφάνειας του ωκεανού, μπορεί να είναι σημαντικός παράγοντας για τη δημιουργία νέων σωματιδίων. «Παρόλο που ήταν γνωστό ότι υπήρχαν αυτά τα σωματίδια, δεν μπορέσαμε να συνδέσουμε μια μετρούμενη συγκέντρωση στην ατμόσφαιρα με έναν προβλεπόμενο σχηματισμό σωματιδίων» αναφέρει ο Jasper Kirkby, πειραματικός φυσικό στο CERN και επικεφαλής του πειράματος CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets – Οι Κοσμικές Ακτίνες & ο Σχηματισμός Νεφών).

Χρησιμοποιώντας τον ειδικό, γιγαντιαίο θάλαμο αερολυμάτων του CLOUD στο CERN, που προσομοιάζει την ατμόσφαιρα της Γης με εξαιρετική ακρίβεια, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα αιωρούμενα σωματίδια από ιωδικό οξύ σχηματίζονται πολύ πιο γρήγορα απ’ ότι τα σωματίδια από ένα μείγμα θειικού οξέος και αμμωνίας.

Οι παγκόσμιες εκπομπές ιωδίου έχουν τριπλασιαστεί τα τελευταία 70 χρόνια. Μάλιστα, οι επιστήμονες προβλέπουν ότι οι εκπομπές θα συνεχίσουν να αυξάνονται καθώς λιώνουν οι πάγοι και αυξάνεται το τροποσφαιρικό όζον. Βασιζόμενοι σε όλα αυτά, αύξηση του μοριακού ιωδίου θα μπορούσε να οδηγήσει σε περισσότερα σωματίδια για να συμπυκνωθούν οι υδρατμοί, περισσότερα νέφη να σχηματιστούν, με την όλη διαδικασία να γίνεται πολύ πιο γρήγορα.

Συμπεράσματα

Αρκτική
Σχήμα 2. Νέφη πάνω από της Αρκτική. Πηγή: https://www.quantamagazine.org/
  • Ο συνολικός ρόλος των αιωρούμενων σωματιδίων στην κλιματική ευαισθησία παραμένει ακόμα ασαφής. Πρόσφατες εκτιμήσεις προτείνουν ένα σχετικά μέτριο αποτέλεσμα ψύξη, αλλά τα σφάλματα είναι σημαντικά και μπορεί να οδηγήσουν ακόμα και σε φαινόμενα θέρμανσης. Τα νέφη από την άλλη, γενικά ψύχουν τον πλανήτη, καθώς οι λαμπρές κορυφές τους ανακλούν το ηλιακό φως πίσω στο διάστημα. Όμως στις Πολικές περιοχές, όπου το χιόνι και ο πάγος έχουν παρόμοια ανακλαστικότητα (albedo) με τις κορυφές των νεφών, η πρόσθετη ακτινοβολία που ανακλούν είναι λίγη. Την ίδια ώρα, η υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης και θα απορροφήσουν τα νέφη γίνεται σημαντική, δημιουργώντας ένα φαινόμενο θέρμανσης της ατμόσφαιρας.
  • Σημαντική αύξηση έχει παρατηρηθεί και στην κεραυνική δραστηριότητα, που γενικά είναι πολύ μικρή στις Πολικές περιοχές. Ο αριθμός τέτοιων φαινομένων έχει αυξηθεί δραματικά καθώς αυξάνονται οι μέσες θερμοκρασίες του αέρα. Χαρακτηριστικά, έρευνες έχουν δείξει ότι οι θερμοκρασίες αυξάνονται περίπου 3 φορές πιο γρήγορα στην Αρκτική απ’ ότι στον υπόλοιπο πλανήτη. Σύμφωνα με μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Washington, ο μέσος αριθμός αστραπών για ένα έτος αυξήθηκε από 18,000 σε πάνω από 150,000. Το ποσοστό των αστραπών που χτύπησαν την Αρκτική το 2010 ήταν το 0,2% των συνολικών αστραπών σε όλον τον πλανήτη, ενώ το 2020 το ποσοστό αυτό αυξήθηκε στο 0,6% της παγκόσμιας κεραυνικής δραστηριότητας.

Πηγές που χρησιμοποιήθηκαν για το άρθρο:

Διαδίκτυο
  1. News and Articles on Science and Technology, ανακτήθηκε από https://phys.org/, τελευταία επίσκεψη 04/04/2021.
  2. World Edition – The Atlantic, ανακτήθηκε από https://www.theatlantic.com/, τελευταία επίσκεψη 04/04/2021.
  3. Quanta Magazine – Illuminating Science, ανακτήθηκε από https://www.quantamagazine.org/, τελευταία επίσκεψη 04/04/2021.
  4. CERN, ανακτήθηκε από https://home.cern/, τελευταία επίσκεψη 04/04/2021.

Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Χρήστος Γιαννακλής

Φυσικός, 22 ετών, με πτυχίο από το Πανεπιστήμιο Πατρών και μέλος του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας μέσω του μεταπτυχιακού προγράμματος 'Εφαρμοσμένη Μετεωρολογία & Φυσική Περιβάλλοντος'. Hobbies: Αθλητισμός, μουσική, κινηματογράφος.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;