De atmosfärsburna partiklarnakritiska för klimatutvecklingen
Utan ingående kunskaper om de aerosolpartiklar som svävar omkring i jordens atmosfär blir det mycket svårt att göra prognoser för hur klimatet kan förändras på vår planet. Nya rön om detta presenteras i två färska doktorsavhandlingar från avdelningen för kärnfysik vid LTH, Lunds Tekniska högskola. Bl a har man från flygplan mätt aerosolförekomsten i atmosfärsskikt där data hitintills varit knapphändiga.
För inte så många år sedan fick man arbeta om prognoserna över hur växthuseffekten skulle påverka klimatet. Man hade inte tagit hänsyn till de luftburna partiklarna. Dessa har en avkylande effekt eftersom de sprider det inkommande solljuset och verkar som kondensationskärnor för moln. Giorgos Papaspiropoulos har mätt aerosolpartiklar på tio km:s höjd och analyserat vilka grundämnen de består av. Göran Frank har gjort experimentella studier av hur aerosolpartiklarna växelverkar med moln och dimma.
Aerosolpartiklarna är som störst en tiondels millimeter. Om de är större blir de för tunga och faller till marken. De finaste partiklarna är ner till en miljondels millimeter. De fina partiklarna har till största delen bildats genom mänsklig aktivitet; de grövre har mest uppstått genom naturliga processer. Giorgos Papaspiropoulos har konstruerat en provtagare som samlar in aerosolpartiklar under flygning. Genom att ändra provtagarens inställning kan partiklar av önskad storlek insamlas. Materialet har sedan analyserats med PIXE-metoden, en kärnfysikalisk mätmetod som utvecklades i Lund för 30 år sedan. Totalt har prover tagits vid olika tider på året under 31 flygningar från södra Tyskland till Maldiverna och Sri Lanka.
– Mätningarna utfördes kring tropopausen, dvs i gränsskiktet mellan troposfären och stratosfären. Det är där den civila flygtrafiken äger rum, men aerosolsammansättningen är inte så väl känd, säger Giorgios Papaspiropoulos och fortsätter:
– Svavel är det klart dominerande ämnet i tropopausen. Koncentrationen av svavel steg ju längre norrut man kom och var fyra gånger större över Europa än över tropikerna. Det speglar säkert skillnaderna i industrialisering. En annan effekt var en kraftig ökning av kaliumkoncentrationer på våren, vilket troligen är en följd av den säsongbundna förekomsten av skogsbränder.
Göran Frank har studerat moln- och dimbildning och gjort sina mätningar från ett berg i norra England och på Teneriffa, en av Kanarieöarna.Han har vidareutvecklat ett instrument för molndroppsbildning som kallas droppaerosolanalysator. Instrumentet samlar in droppar ur moln och dimmor och mäter deras storlek. Därefter torkas dropparna ut. Storleken på de torra partiklar som då återstår mäts, och antalet partiklar av respektive storlek räknas. Med hjälp av dessa värden kan även andra viktiga egenskaper hos moln och dimma studeras.
– Det finns intressanta skillnader mellan dimma och moln vad avser storleken på dropparna, säger Göran Frank. I dimman fanns droppar fördelade över hela storleksskalan så långt vi kunde mäta. I molnen var dropparna ofta separerade storleksmässigt i grupper; i intervallet mellan dessa grupper fanns det få eller inga droppar.
– Ju större antal partiklar det fanns desto större antal molndroppar bildades det. Men molndropparna blev i det fallet av mindre storlek. Det beror på att mängden vattenånga är begränsad. Och molndropparna kan inte växa lika mycket då de är många till antalet. Sådana här effekter har stor betydelse för molnens optiska egenskaper, och det kan i sin tur påverka jordens strålningsbalans – och därmed klimatet.
Giorgos Papaspiropoulos doktorsavhandling heter Studies of Tropospheric and Stratospheric Aerosol using Ion Beam Analysis. Han nås på tel 046-222 76 34 eller 0705-365 965, e-post giorgos@nuclear.lu.se. Göran Franks doktorsavhandling heter Experimental Studies of the Interaction of Atmospheric Aerosol Particles with Clouds and Fogs. Han nås på tel 0413-54 07 64 eller 0708-19 83 83, e-post Goran.Frank@nuclear.lu.se
