Wie Sea Spray Den Himmel Sät

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Der strahl der meereswellen scheint weit entfernt vom himmel zu sein, aber seespray bringt wolken hervor, wirkt sich auf wetterereignisse aus und beeinflusst sogar das klima - jetzt simuliert ein neues labor die brandung, um die wirklichen auswirkungen solcher aerosole zu bestimmen.

Jacqueline Conciatore ist wissenschaftliche Autorin der US National Science Foundation (NSF). Sie trug diesen Artikel zu WordsSideKick.com bei Expertenstimmen: Op-Ed & Insights.

Welche Auswirkungen hat Seespray auf das globale Klima? Diese Frage haben Wissenschaftler seit Jahrzehnten untersucht. Sie wissen, dass Seespray-Aerosole in die Atmosphäre schweben können und "Samen" -Wolken "samen" - viele davon scheinen die Erde durch Lichtreflexion zu kühlen, obwohl es andere gibt, die zur Erwärmung beitragen. Aber welche Aerosolpartikel machen welche Aktionen und unter welchen Bedingungen? Wie beeinflussen Aerosole die Niederschlags- und Niederschlagsverteilung? Könnte ein besseres Verständnis von Seespray der Menschheit helfen, die Klimaerwärmung auszugleichen?

"Die größte Unsicherheit beim Klimawandel besteht darin, wie Aerosole Wolken und Klima beeinflussen", sagte der atmosphärische Wissenschaftler Kimberly Prather von der University of California in San Diego.

Das Spray des Ozeans simulieren

Das Zentrum, das Prather leitet - das NSF-Zentrum für Auswirkungen von Aerosol auf Klima und Umwelt - hat außergewöhnliche Schritte unternommen, um Antworten zu finden. Im Hydraulics Laboratory von Scripps Oceanography wurde ein Ozean-Atmosphären-System hergestellt, das Wasser aus dem Pazifik in ein 33 Meter langes Wellenrohr pumpte. Dieser Tank ist mit einem Board "Shoal" ausgestattet, das als Wellenbruch wirkt und Seespray erzeugt.

Das System ermöglicht es Forschern, ihre Proben zu isolieren und die Variablen, die die Produktion, Größe und Chemie von Seespray (der aus Salzpartikeln, Staub, Bakterien und sogar Viren besteht) beeinflussen, besser kontrollieren zu können. [Simulieren von Seespray, um das Klima-Mysterium zu lösen (Galerie)]

Das Labor verfügt über Luftfilter, um Verschmutzungen zu entfernen, und das 3.000-Gallonen-Gerinne ist mit einer Abdeckung ausgestattet, um die gefilterte Luft zu kapseln. Prather möchte nur Ausgangsdaten für die chemischen Eigenschaften von Seespray erhalten.

"Wissenschaftler sind auf Schiffen über die Ozeane hinausgegangen", sagte sie. "Wir haben es selbst etwa zehnmal gemacht. Und Sie gehen raus und versuchen zu messen, was aus dem Ozean rauskommt. Und es stellt sich heraus, dass so viel anderes in der Atmosphäre steckt. Sie finden die menschliche Komponente, die Verschmutzung, davon Menschen, du findest Staub, du kannst Seespray finden, das Problem ist alles durcheinander, und so ist es fast unmöglich zu versuchen, das, was der Ozean tut, zu entwirren, und so haben wir hier den Kopfraum evakuiert ist sauber. Alle diese Luftfilter reinigen tatsächlich die Luft von Partikeln. Es gibt also nichts, außer wenn die Welle bricht. Und das Ziel unserer Experimente ist es zu verstehen, was aus dem Ozean selbst kommt. "

Querschnitt organischer Moleküle am Modell eines Seespray-Aerosols: Wasser (blau), Natriumionen (grün) und organische Moleküle (Magenta und Weiß). Die Anordnung von Molekülen an der Oberfläche von Seespray-Aerosolen beeinflusst die chemische Reaktivität und die Fähigkeit von Aerosolen, Wolkentröpfchen zu bilden.

Querschnitt organischer Moleküle am Modell eines Seespray-Aerosols: Wasser (blau), Natriumionen (grün) und organische Moleküle (Magenta und Weiß). Die Anordnung von Molekülen an der Oberfläche von Seespray-Aerosolen beeinflusst die chemische Reaktivität und die Fähigkeit von Aerosolen, Wolkentröpfchen zu bilden.

Bildnachweis: Paesani Group, Universität von Kalifornien, San Diego

Neue Augen für ein altes Problem

Das NSF-Zentrum Prather führt zusammen mit Co-Direktorin Vicki Grassian von der University of Iowa Spitzenwissenschaftler aus neun verschiedenen Universitäten im ganzen Land zusammen, um "neue Augen für ein sehr altes Problem" zu schaffen, sagte sie. "Bei jeder Messung lernen wir etwas Neues."

Mit ihrem Mikro-Ozean-System können diese Forscher Variablen hinzufügen, die die unzähligen menschlichen und natürlichen Einflüsse in der realen Welt widerspiegeln, und deren Auswirkungen auf die Zusammensetzung des Seesprays messen. Zum Beispiel können sie das Wasser mit Nährstoffen oder Schadstoffen verspüren oder die Temperatur ändern.

Das Auffüllen des Wassers mit Nährstoffen regt einen Prozess an, der zu einer Phytoplanktonblüte führen kann, wie sie durch Abfluss der Landwirtschaft immer häufiger vorkommt.

Letztes Jahr veröffentlichte das Team eine Studie, die zeigte, dass starke Bakterienkonzentrationen im Wasser zu einer Verringerung der Wolkenbildung durch Seespray führen. Innerhalb von fünf Tagen veränderte das Team systematisch das Ökosystem Floßwasser durch Hinzufügen verschiedener Kombinationen von Meeresbakterien und Phytoplankton. Das hydraulische Paddel des Systems drückte Wellen, um die künstliche Untiefe zu durchbrechen, und die Instrumente analysierten die Chemie von Meerwasser, Luft und Aerosolen.

Wenn Sie ein Experte für aktuelle Themen sind - Forscher, Unternehmensleiter, Autor oder Innovator - und einen Beitrag leisten möchten, senden Sie uns hier eine E-Mail.

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Wolken bilden oder nicht

Die Forscher fanden heraus, dass sich die Zusammensetzung der Aerosole so verändert hat, dass ihre Fähigkeit, Wolken zu bilden, verringert wurde. Einen Tag nachdem sie neue Kulturen hinzugefügt hatten, zeigten Tests, dass die Bakterienkonzentrationen um das Fünffache angestiegen waren und das Potenzial für Wolkenaussaat um etwa ein Drittel gesunken war. Gleichzeitig sank die Konzentration des Phytoplanktons zusammen mit den Pigmentpigmenten Chlorophyll-a. Dies ist ein wichtiges Ergebnis, da Wissenschaftler derzeit die biologische Aktivität messen. Instrumente auf Satelliten suchen nach biologischer Aktivität, indem sie die Farbe der Meeresoberfläche messen - die sich mit dem Chlorophyll-a-Spiegel ändert. Die Experimente des Zentrums zeigen, dass solche Bewertungen die Blüte anderer Organismen wie Bakterien übersehen könnten. [Wie entstehen Wolken? ]

Das Zentrum findet auch Beweise dafür, dass Aerosole Regen umverteilen können.Prathers Hoffnung ist, dass die Ergebnisse des Teams eines Tages in Klima- und Wettervorhersagemodelle einfließen, die Regionen dabei helfen könnten, Probleme, die von Dürre bis hin zu extremen Stürmen reichen, besser zu antizipieren und zu bewältigen.

Die Ergebnisse könnten auch eines Tages dazu beitragen, relativ schnelle Methoden zur Abschwächung der Klimaerwärmung zu entwickeln.

"Wenn wir herausfinden können, welche Aerosole möglicherweise unsere Atmosphäre erwärmen, können wir diese Aerosole relativ schnell entfernen - oder wir können einfach aufhören, sie alle zusammen zu emittieren", sagte Prather. "Und wir können unsere Temperaturen in unserem Leben auf einer viel schnelleren Zeitskala ändern. Wir könnten Änderungen auf Zeitskalen von Monaten im Vergleich zu Hunderten von Jahren vornehmen."

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