Oceany

Wiadomości podstawowe

Aerozole i klimat

Gdy siarczek metylu (DMS) dostaje się do atmosfery to wchodzi w reakcję z innymi związkami chemicznymi tworząc aerozole siarczanowe (aerozole to cząstki stałe lub krople cieczy unoszące się w powietrzu). Aerozole siarczanowe są ogromnie ważne dla klimatu Ziemi. Rozpraszają one światło słoneczne a także odbijają je z powrotem w kierunku przestrzeni kosmicznej, mogą też być jądrami kondensacji i sprzyjać tworzeniu się chmur. Procesy te prowadzą do ograniczenia ilości energii słonecznej, która dociera do powierzchni Ziemi, co oznacza, że aerozole siarczanowe biorą udział w ochładzaniu Ziemi.
 

Zarówno dwutlenek siarki (SO₂), jak i kwas metanosulfonowy (ang. MSA - CH₃SO₃H) tworzą się, gdy DMS ulega przemianie na aerozole siarczanowe. Dwutlenek siarki powstaje z DMS i przy spalaniu paliw kopalnych, np. węgla. MSA natomiast powstaje jedynie z DMS, jest zatem dobrym wyznacznikiem morskich emisji siarki do atmosfery. Dwutlenek siarki przekształcany jest następnie w kwas siarkowy (H₂SO₄), zatem DMS jest jednym z czynników kształtujących zakwaszenie atmosfery.

Kwas siarkowy może reagować z amoniakiem (NH₃), który jest także dostarczany do atmosfery przez fitoplankton. Tworzy wtedy aerozole siarczanu amonu. Zarówno cząstki kwasu siarkowego, jak i siarczanu amonu pełnią rolę jąder kondensacji (ang. CCN), łatwo wchłaniają wodę (czyli są higroskopijne), a na ich powierzchni woda może łatwo się skraplać. Są zatem niezbędne w tworzeniu się chmur.

Jak DMS wpływa na klimat?
 

1. Rola siarki pochodzenia morskiego w kształtowaniu klimatu. DMS (siarczek metylu) to najważniejszy gaz zawierający siarkę a wytwarzany przez niektóre gatunki fitoplanktonu. CCN to jądra kondensacji, czyli aerozole niezbędne do rozpoczęcia procesu powstawania chmur. SO₂ (dwutlenek siarki) to substancja stanowiąca stadium pośrednie pomiędzy DMS a aerozolami siarczanowymi.
Objaśnienia: cooling - indirect, light scattering by clouds - ochładzanie pośrednie poprzez rozpraszanie i odbijanie promieniowania słonecznego przez chmury; cooling - direct, light scattering by aerosols - ochładzanie bezpośrednie poprzez rozpraszanie i odbijanie promieniowania słonecznego przez aerozole, phytoplankton - fitoplankton, sulphate aerosols - aerozole siarczanowe.
Autor: Lucinda Spokes
 

Bezpośrednie ochładzanie Ziemi

Aerozole siarczanowe mogą bezpośrednio pochłaniać lub rozpraszać i odbijać światło słoneczne, uniemożliwiając mu tym samym dotarcie do powierzchni Ziemi. Prowadzi to do ochładzania planety, co w pewnym stopniu przeciwdziała ocieplającemu wpływowi dwutlenku węgla i innych gazów szklarniowych znajdujących się w atmosferze.
 

Pośredni wpływ aerozoli

Aerozole siarczanowe, jako jądra kondensacji i element sprzyjający tworzeniu się chmur, odgrywają także pośrednią rolę w kształtowaniu klimatu Ziemi. Wzrost zachmurzenia powoduje wzrost albedo naszej planety. Albedo to stosunek ilości promieniowania słonecznego odbitego z powrotem w przestrzeń kosmiczną do promieniowania padającego na daną powierzchnię. Białe powierzchnie, jak np. chmury i lód odbijają dużo światła, podczas gdy ciemne jak np. ocean skutecznie je pochłaniają. Ponieważ chmury odbijają światło słoneczne mogą tym samym powodować ochłodzenie Ziemi. Nad obszarami oceanów to ilość aerozoli siarczanowych jest jednym z głównych czynników warunkujących rozmiar i rodzaj chmur. Jednakże, ponieważ chmury tak jak gazy szklarniowe pochłaniają promieniowanie podczerwone emitowane przez Ziemię, powodują również ocieplenie. Nie wiemy jeszcze wystarczająco dużo o rodzajach chmur występujących w różnych regionach, aby mieć pewność czy opisane ochładzanie jest jedynie częściowo, czy też w całości kompensowane przez oddziaływanie ocieplające.
 

Chmury, śnieg i lód mają duże albedo, odbijają znaczną ilość światła słonecznego. Powierzchnie wodne i lasy odznaczają się niskim albedo, pochłaniają dużo energii słonecznej odbijając jedynie niewielką jej część. W skali całej Ziemi około 30% docierającego światła słonecznego jest odbijane z powrotem w przestrzeń kosmiczną, 50% jest pochłaniane przez Ziemię i około 20% jest pochłaniane w atmosferze przez znajdujące się tam związki chemiczne, aerozole i chmury.
 

Fitoplankton jest nie tylko głównym źródłem zakwaszenia morskiego powietrza, ale także ważnym źródłem aerozoli i jąder kondensacji, w wyniku czego wpływa na bilans radiacyjny Ziemi. Nie wiemy jednak na pewno, czy jest to oddziaływanie ochładzające.

Zajrzyj na inne strony Encyklopedii ESPERE:

Więcej o aerozolach w polu tematycznym "Chmury i aerozole"
podstawy - część 2
więcej - część 2

Więcej o albedo:
Chmury i aerozole - podstawy - część 3 - Albedo

Więcej o DMS:
Oceany - podstawy - część 3 - gazy siarkowe

O tej stronie:

Autor: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich, Wielka Brytania
Recenzent: Prof. Irena Wilkosz - Politechnika Śląska, Gliwice - 2007-01-08
Tłumaczenie na język polski: Dr Agnieszka Wypych, Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków
ostatnia aktualizacja: 2007-01-15