Atmosfärens surhetsgrad bestäms i allt högre grad av koldioxid och organiska syror som myrsyra. Den andra av dessa bidrar till bildandet av aerosolpartiklar som en föregångare till regndroppar och påverkar därför tillväxten av moln och pH i regnvattnet. I tidigare atmosfäriska kemiska modeller av syrabildning, myrsyra tenderade att spela en liten roll. De kemiska processerna bakom dess bildande var inte väl förstått. Ett internationellt team av forskare under ledning av Forschungszentrum Jülich har nu lyckats fylla denna lucka och dechiffrera den dominerande mekanismen vid bildandet av myrsyra. Detta gör det möjligt att ytterligare förfina atmosfär- och klimatmodeller. Resultaten av studien har nu publicerats i den peer-reviewade tidskriften Natur .

I Tyskland, människor känner till surt regn, särskilt från erfarenheterna från 1980-talet. Orsaken till det var att kväveoxider och svaveloxider som släpptes ut i atmosfären av människor reagerade med vattendropparna i molnen och bildade svavelsyra och salpetersyra. Surt regn har ett pH på cirka 4,2-4,8, lägre än rent regnvatten (5,5-5,7), som härrör från atmosfärens naturliga koldioxidhalt.

Dock, den kemiska process som utgör huvuddelen av myrsyran som finns i atmosfären var hittills okänd. Dr Bruno Franco och Dr Domenico Taraborrelli från Jülichs Institute of Energy and Climate Research—Troposphere har nu dechiffrerat det:Formaldehyd bildas naturligt genom fotooxidation av flyktiga organiska föreningar. Formaldehyd reagerar i molndroppar med vattenmolekyler för att bilda metandiol. Majoriteten av detta avgasas och reagerar med OH-radikaler, kallas ibland "atmosfärens tvättmedel, " i en fotokemisk process för att bilda myrsyra. En mindre del reagerar med vattendropparnas flytande fas för att även bilda myrsyra som sprids med regn.

"Enligt våra beräkningar, oxidationen av metandiol i gasfasen producerar upp till fyra gånger så mycket myrsyra som vad som produceras i andra kända kemiska processer i atmosfären, " säger Domenico Taraborrelli. Denna mängd minskar pH-värdet för moln och regnvatten med upp till 0,3, vilket belyser det organiska kolets bidrag till den naturliga surheten i atmosfären.

Som ett första steg, de två forskarna testade sin teori med MESSy, en global atmosfärisk kemimodell, och jämförde resultaten med fjärranalysdata. För att utföra modelleringen, de använde Jülich superdator JURECA. Efterföljande experiment i Jülichs SAPHIR-atmosfärsimuleringskammare bekräftade resultaten. "Vi antar att den påvisade mekanismen också är aktiv i vattenhaltiga aerosoler och gäller andra organiska syror som oxalsyra, som hittills inte tagits tillräcklig hänsyn till i atmosfäriska kemiska modeller, " säger Taraborrelli. En av effekterna av detta kan vara en förbättrad förståelse för tillväxten av aerosolpartiklar och utvecklingen av moln.