Rising 2, 225 meter upp i luften på en ö i Azorernas skärgård, Pico Mountain Observatory är en idealisk plats för att studera aerosoler - partiklar eller vätskor suspenderade i gaser - som har rest stora sträckor i troposfären.

Troposfären är delen av atmosfären från marken till cirka 10 kilometer i luften. Nästan all atmosfärens vattenånga och aerosol finns i troposfären, och det är också här vädret förekommer. Pico -observatoriet reser sig över det första molnskiktet i troposfären, känd som det atmosfäriska marina gränsskiktet. Vid den gränsen sjunker temperaturen snabbt, och relativt hög luftfuktighet minskar när kylluften tvingar vatten att kondensera till molndroppar.

Pico är ofta ringad i moln, med toppmötet som klättrar ovanför dem. Denna funktion gör det möjligt för forskare att studera aerosolerna ovanför gränsskiktet, inklusive en uppsättning av tre prover som ett forskargrupp vid Michigan Technological University nyligen observerade som utmanar hur atmosfäriska forskare tänker om aerosolåldring.

I "Molekylära och fysiska egenskaper hos aerosol vid en avlägsen fri troposfärplats:Implikationer för atmosfärisk åldrande" publicerad tisdag, 2 oktober i tidningen Atmosfärisk kemi och fysik , Michigan Tech -kemister visar att vissa aerosolpartiklar - de som härrör från förbränning av en löpeld - existerar under längre perioder i atmosfären och genomgår mindre oxidation än man tidigare trott.

"Tidigare, brunt kol förväntades bli utarmat inom cirka 24 timmar, men våra resultat föreslog förekomst av betydande brunt kol ungefär en vecka medvind från den ursprungliga eldskällan i norra Quebec, "säger Simeon Schum, en kemidoktorand vid Michigan Tech och tidningens första författare.

"Om dessa aerosoler har en längre livslängd än förväntat, då kan de bidra mer till ljusabsorption och uppvärmning än väntat, vilket kan få konsekvenser för klimatprognoser. "

Detta arbete bygger på ett tidigare papper publicerat i samma tidskrift, "Molekylär karakterisering av fri troposfärisk aerosol som samlats in vid Pico Mountain Observatory:en fallstudie med en långtransporterad biomassabränning" (DOI:https://digitalcommons.mtu.edu/chemistry-fp/17/).

Älskling eller marmor? Aerosolkonsistens förklaras

För att avgöra var molekylerna i aerosoler har sitt ursprung, laget, ledd av artikelns motsvarande författare och docent i kemi, Lynn Mazzoleni, använde en Fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance masspektrometer, ligger vid Woods Hole Oceanographic Institution, att analysera den kemiska arten av molekyler från proverna.

Aerosoler, beroende på deras kemiska och molekylära sammansättning, kan ha både direkta och indirekta effekter på klimatet. Detta beror på att vissa aerosoler bara sprider ljus, medan andra också absorberar ljus, och andra tar upp vattenånga, ändra molnegenskaper. Aerosoler spelar en kylande roll i atmosfären, men det finns stora osäkerheter om omfattningen av kraft och klimateffekter.

Att förstå hur specifika aerosoler oxiderar - bryts ner - i atmosfären är en del i pusslet för att förstå hur jordens klimat förändras. Aerosoler har olika konsistenser, kallas viskositeter, beroende på deras sammansättning och deras omgivning. Vissa har en konsistens som liknar olivolja eller honung, och dessa tenderar att oxidera snabbare än mer stelnade aerosolpartiklar, som kan bli som tonhöjd, eller till och med marmorliknande.

De tre proverna som analyserats av Michigan Tech-teamet heter PMO-1, PMO-2 och PMO-3. PMO-1 och PMO-3 reste till Pico i den fria troposfären, medan PMO-2 reste till Pico i gränsskiktet. Aerosoler förekommer mindre sannolikt i den fria troposfären än i gränsskiktet, men pyrokonvektion från skogsbränder kan lyfta partiklarna högre upp i luften. Även om PMO-2 bara varit i atmosfären i två till tre dagar, det hade oxiderat mer än PMO-1 och PMO-3, som hade varit i atmosfären ungefär sju dagar och uppskattades vara glasartade i konsistens.

"Vi undrade över den stora skillnaden mellan PMO-2 jämfört med PMO-1 och PMO-3. Så, vi frågade oss själva varför vi skulle se aerosoler på stationen som inte var mycket oxiderade efter att de hade varit i atmosfären i en vecka, "säger Mazzoleni." Vanligtvis om du lägger in något i atmosfären, som är en oxiderande miljö, i sju till tio dagar, det ska oxideras mycket, men det såg vi inte. "

Kalla och torra aerosoler

Schum sa att forskargruppen antog att de första och tredje proverna hade oxiderat långsammare på grund av aerosolens fria troposfäriska transportväg efter att ha injicerats till den nivån av skogsbränder i Quebec. En sådan väg mot Pico innebar lägre medeltemperatur och luftfuktighet som fick partiklarna att bli mer fasta, och därför mindre mottagliga för oxidativa destruktionsprocesser i atmosfären.

Att en partikel skulle oxidera långsammare trots mer tid i atmosfären på grund av dess fysiska tillstånd ger ny insikt mot bättre förståelse för hur partiklar påverkar klimatet.

"Skogsbränder är en så stor källa till aerosol i atmosfären med en kombination av kylande och uppvärmande egenskaper, att förstå den känsliga balansen kan få djupa konsekvenser för hur exakt vi kan förutsäga framtida förändringar, "säger Claudio Mazzoleni, professor i fysik, och en av författarna till tidningen.

När skogsbränder ökar i storlek och frekvens i världens torra regioner, fler aerosolpartiklar skulle kunna injiceras i den fria troposfären där de är långsammare att oxidera, bidrar med en annan viktig faktor för studiet av atmosfärisk vetenskap och klimatförändringar.