Genombrott för att förklara molnbildning i tropikerna
Forskare kan nu i tre studier avslöja den avgörande roll som de naturliga ämnena isoprennitrater har för molnbildningen och klimatet i Amazonas regnskog.
Moln spelar en central roll i jordens klimatsystem. De reflekterar solljus och påverkar globala vädermönster. Bildandet av dessa moln är beroende av små partiklar som kallas aerosoler eller molnkondensationskärnor. Dessa kan härröra från både mänskliga aktiviteter som föroreningar, och naturliga processer, som utsläpp från växter. Forskningen betonar hur naturligt förekommande kemikalier som frigörs av växter, särskilt isoprennitrater, spelar en avgörande roll i molnbildningen – en inverkan som kommer att bli allt viktigare i takt med att konstgjorda aerosoler minskar.
I dagarna har en internationell forskargrupp, där forskare vid Institutionen för miljövetenskap på Stockholms universitet ingår, publicerat tre sammanlänkande studier som innebär ett genombrott inom detta område. Forskarna vid Stockholms universitet är medförfattare till de två artiklarna i Nature och huvudförfattare till studien i Geophysical Research Letters. Forskargruppen vid Stockholms universitet ledde det teoretiska arbetet som kopplade laboratorieresultat till atmosfäriska observationer, vilket gav viktiga insikter i dessa komplexa atmosfäriska fenomen.
Isopren viktigt för molnbildningen
Isopren är en flyktig organisk förening (VOC) som släpps ut i stora mängder av träd och växter*, särskilt i Amazonas. Gasen stiger upp i atmosfären och reagerar med kväveoxider som produceras av blixten. Denna reaktion bildar isoprennitrater, föreningar som nu anses vara kritiska för partikelbildning på höga höjder (8–12 kilometer över havet). Tidigare trodde forskarna att andra flyktiga organiska föreningar som monoterpener var de dominerande bidragsgivarna till nybildning av partiklar i Amazonas. De nya rönen har dock förändrat detta perspektiv.
– Våra simuleringar visar att när isoprenbaserade föreningar, inklusive isoprennitrater, tas med i processen, ökar partikelbildningshastigheten med sex storleksordningar, vilket matchar de koncentrationer som observerats över Amazonas regnskog. Detta visar att isoprennitrater har de egenskaper som krävs för att bilda nanopartiklar som kan skapa moln, förklarar Roman Bardakov, postdoktor vid Institutionen för miljövetenskap och huvudförfattare till studien i Geophysical Research Letters.
Naturliga föroreningar har stor betydelse
Dessa upptäckter är en del av ett större samarbete för att reda ut hur moln bildas och dess inverkan på klimatet. I de två nya studierna i Nature medverkar även forskarna vid Stockholms universitet och där ges ytterligare stöd åt de banbrytande slutsatserna.
Dessa studier inkluderar dels CAFE-Brazil, som är mätningar från flygplan där forskare identifierade isoprennitrater som den utlösande faktorn för partikelutbrott i den övre atmosfären, orsakade av kväveoxider som genereras av blixten. Dels ingår CERN CLOUD-kammarexperimenten, där forskare återskapade atmosfäriska förhållanden för att visa att isoprenoxidationsprodukter kan initiera ny partikelbildning.
Tillsammans understryker dessa tre studier den viktiga roll som naturliga föreningar som isoprennitrater spelar för att forma vädermönster och molnbildning, med konsekvenser för globala klimatmodeller.
– De här spännande fynden öppnar nya vägar för att utforska hur tropiska ekosystem påverkar det globala klimatet. I takt med att vi fortsätter att ta itu med klimatförändringarna och minska föroreningarna blir det allt viktigare att förstå dessa naturliga processer, säger Ilona Riipinen, professor vid Institutionen för miljövetenskap och föreståndare för Bolincentret för klimatforskning, som lett arbetet vid Stockholms universitet.
* Isopren förekommer naturligt främst i form av sav från gummiträd, men det utsöndras också från andra träd som ek.
Kontakt:
Roman Bardakov, postdoktor vid Institutionen för miljövetenskap, Roman.Bardakov@aces.su.se, tfn 076-8676703
Ilona Riipinen, professor vid Institutionen för miljövetenskap,
ilona.riipinen@aces.su.se, tfn 073-5859251
Vetenskapliga artiklar:
Geophysical Research Letters: High Concentrations of Nanoparticles from Isoprene Nitrates Predicted in Convective Outflow Over the Amazon
Nature: New particle formation from isoprene under upper-tropospheric conditions https://doi.org/10.1038/s41586-024-08196-0
Nature: Isoprene nitrates drive new particle formation in Amazon’s upper troposphere https://doi.org/10.1038/s41586-024-08192-4
Nature (News and Views): Abundant plant gas forms aerosol particles at high altitude — and could affect the climate https://www.nature.com/article…