När moln luftar tropiska luftmassor högre upp i atmosfären, att luft kan transportera upp gaser som bildas till små partiklar, starta en process som kan sluta med att ljusna upp moln på lägre nivå, enligt en CIRES-ledd studie publicerad idag i Natur . Moln förändrar jordens strålningsbalans, och i slutändan klimatet, beroende på hur ljusa de är. Och den nya uppsatsen beskriver en process som kan inträffa över 40 procent av jordens yta, vilket kan innebära att dagens klimatmodeller underskattar kyleffekten av vissa moln.

"Att förstå hur dessa partiklar bildas och bidrar till molnegenskaper i tropikerna kommer att hjälpa oss att bättre representera moln i klimatmodeller och förbättra dessa modeller, sa Christina Williamson, en CIRES-forskare som arbetar i NOAA:s avdelning för kemiska vetenskaper och tidningens huvudförfattare.

Forskargruppen kartlade hur dessa partiklar bildas med hjälp av mätningar från en av de största och längsta luftburna studierna av atmosfären, en fältkampanj som sträckte sig över Arktis till Antarktis under en treårsperiod.

Williamson och hennes kollegor, från CIRES, CU Boulder, NOAA och andra institutioner, inklusive CIRES-forskaren Jose Jimenez, tog globala mätningar av aerosolpartiklar som en del av NASAs Atmospheric Tomography Mission, eller ATom. Under ATom, ett fullt instrumenterat NASA DC-8-flygplan flög fyra pol-till-pol-utbyggnader – var och en bestående av många flygningar under en 26-dagarsperiod – över Stilla havet och Atlanten under varje säsong. Planet flög från nära havsytan till en höjd av cirka 12 km, kontinuerligt mäta växthusgaser, andra spårgaser och aerosoler.

"ATom är ett flygande kemilab, "Sade Williamson. "Våra instrument gjorde det möjligt för oss att karakterisera aerosolpartiklar och deras fördelning i atmosfären." Forskarna fann att gaser som transporteras till höga höjder på djupet, konvektiva moln i tropikerna bildade ett stort antal mycket små aerosolpartiklar, en process som kallas gas-till-partikelomvandling.

Utanför molnen, luften sjönk ner mot ytan och dessa partiklar växte när gaser kondenserade på vissa partiklar och andra höll ihop och bildade färre, större partiklar. Så småningom, några av partiklarna blev tillräckligt stora för att påverka molnegenskaperna i den nedre troposfären.

I deras studie, forskarna visade att dessa partiklar lyste upp molnen i tropikerna. "Det är viktigt eftersom ljusare moln reflekterar mer energi från solen tillbaka till rymden, " sa Williamson.

Teamet observerade denna partikelbildning i tropikerna över både Stilla havet och Atlanten, och deras modeller föreslår ett globalt band av ny partikelbildning som täcker cirka 40 procent av jordens yta.

På platser med renare luft där färre partiklar finns från andra källor, effekten av aerosolpartikelbildning på moln är större. "Och vi mätte mer avlägset, renare platser under ATom-fältkampanjen, " sa Williamson.

Exakt hur aerosoler och moln påverkar strålning är en stor källa till osäkerhet i klimatmodeller. "Vi vill representera moln korrekt i klimatmodeller, ", sa Williamson. "Observationer som de i denna studie kommer att hjälpa oss att bättre begränsa aerosoler och moln i våra modeller och kan styra modellförbättringar."