En ny analys av molnmätningar utanför Kaliforniens kust, kombinerat med globala satellitmätningar, avslöjar att även aerosolpartiklar så små som 25–30 nanometer kan bidra till molnbildning. Därför kan klimatpåverkan från små aerosoler underskattas.
Moln är bland de minst förstådda enheterna i klimatsystemet och den största källan till osäkerhet när det gäller att förutsäga framtida klimatförändringar. För att beskriva moln måste du förstå vädersystem i en skala upp till hundratals kilometer och mikrofysik ner till molekylskala.
Den nya studien kastar nytt ljus över vad som händer i molekylär skala, med fokus på molnkondensationskärnor i marina stratusmoln - lågnivå, horisontellt skiktade moln. Studien "Supersturation and Critical Size of Cloud Condensation Nuclei in Marine Stratus Clouds" publiceras i Geophysical Research Letters .
Det är välkänt att molnbildning beror på två grundläggande förhållanden:1) Atmosfären är övermättad med vatten, vilket betyder att det finns så mycket vatten i luften att den kan förvandlas till flytande, och 2) En fröpartikel som kallas molnkondensationskärna är närvarande, som vattnet kan kondensera på.
Dessa frön måste vara större än en kritisk storlek för att vatten ska kondensera och bilda droppar, och det antas vanligtvis att den kritiska storleken är cirka 60 nanometer eller större.
Forskare från Danmarks Tekniska Universitet, Köpenhamns universitet och Hebreiska universitetet i Jerusalem har undersökt denna kritiska storlek på små aerosolpartiklar, eller protofrön. Det visar sig att en storlek på 25–30 kan vara tillräcklig för att de ska växa till molnkondensationskärnor.
"Eftersom protofröna kan vara mycket mindre än man tidigare trott är molnbildning känsligare för förändringar i aerosoler än man tidigare trott, särskilt i orörda områden där marina stratusmoln är dominerande", säger Henrik Svensmark, seniorforskare vid DTU Space och ledare. författare till tidningen.
På grund av en högre övermättnad av vatten inne i molnen, aktiveras mindre aerosoler till molndroppar. Enkelt uttryckt, ju mer vatten det finns, desto lättare kan det kondensera och desto mindre måste fröet vara.
Studiens grund var mätningar av marina stratusmoln utförda 2014 av Nevada-forskare. Dessa mätningar avslöjar ett samband mellan mängden molndroppar och övermättnaden av vatten i atmosfären. Mätningarna, i kombination med globala satellitmätningar från MODIS-instrumentet, gjorde det möjligt för forskarna att beräkna mängden molndropp, från vilken en global karta över övermättnad kan hittas.
Här är överraskningen – övermättnaden är generellt sett högre än vad som tidigare antagits. Eftersom övermättnad bestämmer den kritiska storleken på fröet, kan även små frön fungera som molnkondensationskärnor. Istället för att aerosoler växer till 60 nm eller mer räcker det med en storlek på 25–30 nm.
– Det ser inte så mycket ut, men konsekvenserna kan bli stora, säger Henrik Svensmark.
"Ungefär hälften av alla molnkondensationskärnor bildas av tiotusentals molekyler som klumpar ihop sig en efter en och bildar en aerosolpartikel. Det tar tid; ju längre tid det tar, desto större är risken att gå vilse.
"Nuvarande modeller visar att på grund av tillväxttiden går de flesta av de små aerosoler förlorade innan de växer till den kritiska storleken, och därför är molnbildning ganska okänslig för förändringar i produktionen av små aerosoler. Våra resultat ändrar denna förståelse som aerosoler. måste växa mycket mindre, vilket är viktigt för att modellera moln och klimatförutsägelser."
Mer information: Henrik Svensmark et al, Supersaturation and Critical Size of Cloud Condensation Nuclei in Marine Stratus Clouds, Geophysical Research Letters (2024). DOI:10.1029/2024GL108140
Journalinformation: Geofysiska forskningsbrev
Tillhandahålls av Danmarks Tekniska Universitet)
