Små partiklar ger kraftfulla stormar och påverkar vädret mycket mer än vad som har uppskattats, enligt en studie i tidningen 26 januari Vetenskap .

Forskningen fokuserar på kraften hos små luftburna partiklar som kallas aerosoler, som kan komma från stads- och industriell luftföroreningar, skogsbränder och andra källor. Medan forskare har vetat att aerosoler kan spela en viktig roll för att forma väder och klimat, den nya studien visar att de minsta partiklarna har en stor effekt:Partiklar som är mindre än en tusendels bredd på ett människohår kan få stormar att intensifieras, moln växer och mer regn faller.

De små föroreningarna - länge ansedda för små för att ha stor inverkan på droppbildning - är, i själva verket, minskande regnskurar.

"Vi visade att förekomsten av dessa partiklar är en anledning till att vissa stormar blir så starka och ger så mycket regn. I ett varmt och fuktigt område där atmosfäriska förhållanden annars är mycket rena, inträngning av mycket små partiklar kan göra stor inverkan, "sa Jiwen Fan av Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory, som är huvudförfattare till tidningen i Vetenskap . Fan ledde 21 författare från 15 institutioner runt om i världen att göra studien.

Resultaten baseras till stor del på unika data som möjliggjorts av forskningskampanjen GoAmazon, där forskare gjorde markbaserade och luftburna mätningar relaterade till klimatet under 2014-2015. Kampanjen drevs av Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Climate Research Facility, en amerikansk Department of Energy Office of Science användaranläggning.

Studien utnyttjade data från ett område i Amazonas som är orört med undantag för regionen runt Manaus, den största staden i Amazonas, med en befolkning på mer än 2 miljoner människor. Inställningen gav forskare en sällsynt möjlighet att titta på effekterna av föroreningar på atmosfäriska processer i en i stort sett föreindustriell miljö och identifiera partiklarnas effekter bortsett från andra faktorer som temperatur och luftfuktighet.

I den här studien, forskare studerade rollen för ultrafina partiklar som är mindre än 50 nanometer breda i utvecklingen av åskväder. Liknande men större partiklar är kända för att spela en roll vid matning av kraftfulla, snabba rörelser av luft från markytan till atmosfären, skapa molnen som spelar en central roll i bildandet av vattendroppar som faller som regn.

Men forskare hade inte observerat - förrän nu - att mindre partiklar under 50 nanometer, såsom partiklar som produceras av fordon och industriella processer, kunde göra detsamma. Inte bara det. Den nya studien avslöjade att dessa partiklar, vars effekter på moln mestadels har försummats fram till nu, kan förnya molnen på ett mycket kraftfullare sätt än sina större motsvarigheter.

Genom detaljerade datasimuleringar, forskarna visade hur de mindre partiklarna har en kraftfull inverkan på stormmoln.

Det visar sig att när större partiklar inte är närvarande höga i en varm och fuktig miljö, det ger möjlighet för de mindre partiklarna att verka och bilda molndroppar. Den låga koncentrationen av stora partiklar bidrar till höga halter av överdriven vattenånga, med relativ luftfuktighet som kan gå långt över 100 procent. Det är ett viktigt villkor som uppmuntrar ultrafina partiklar att omvandlas till molndroppar.

Medan partiklarna är små i storlek, de är stora i antal, och de kan bilda många små droppar på vilka överskottet av vattenånga kondenseras. Att förbättrad kondens frigör mer värme, och den värmen gör uppdriven mycket kraftfullare:Mer varm luft dras in i molnen, dra fler droppar uppåt och producera mer is- och snöpellets, blixt, och regn.

Resultatet:"Uppfriskad konvektion, "som Fan säger - och starkare stormar.

"Vi har visat att under rena och fuktiga förhållanden, som de som finns över havet och några land i tropikerna, små aerosoler har stor inverkan på väder och klimat och kan intensifiera stormar mycket, "sa Fan, en expert på effekterna av föroreningar på stormar och väder. "Mer allmänt, resultaten tyder på att från förindustriellt till idag, mänsklig aktivitet kan ha förändrat stormar i dessa regioner på kraftfulla sätt. "