ذرات معلق در هوا و ارتباط آنها با آب و هوا جهانی و حساسیت به آب و هوا

توسط: Guar Myhre (مرکز تحقیقات بین المللی آب و هوا و محیط زیست اسلو (سیسرو) ، اسلو ، نروژ) ، Cathrine E. Lund Myhre (موسسه تحقیقات هوایی نیلو ، Kjeller ، نروژ) ، Bjo H. Samset (مرکز آب و هوای بین المللی و مرکز آب و هوای بین المللی وتحقیقات محیط زیست اسلو (سیسرو) ، اسلو ، نروژ) و Trude Storelvmo (گروه زمین شناسی و ژئوفیزیک ، دانشگاه ییل ، نیو هاون ، کانکتیکات ، ایالات متحده) © 2013 Nature Education

استناد: Myhre ، G. ، Myhre ، C. E. L. ، Samset ، B. H. & Storelvmo ، T. (2013) هوا و ارتباط آنها با آب و هوا جهانی و حساسیت به آب و هوا. دانش آموزش طبیعت 4 (5): 7

ذرات معلق در هوا از فعالیت های انسانی بر آب و هوا تأثیر می گذارد. عدم قطعیت در درک اثرات آنها دانش ما در مورد تغییرات آب و هوا را محدود می کند.

منبع و ترکیب آئروسل ها چیست؟

آئروسل های جوی تعلیق ذرات مایع ، جامد یا مخلوط با ترکیب شیمیایی بسیار متغیر و توزیع اندازه هستند (Putaud et al. 2010). تنوع آنها به دلیل منابع بیشمار و مکانیسم های مختلف تشکیل است (شکل 1). ذرات آئروسل یا مستقیماً به جو (ذرات معلق در هوا) ساطع می شوند و یا از گازهای پیش ساز (ذرات معلق در هوا) در جو تولید می شوند.

آئروسل های اولیه از اجزای معدنی و ارگانیک تشکیل شده اند. آئروسل های اولیه معدنی نسبتاً بزرگ هستند (اغلب از 1 میکرومتر) و از اسپری دریا ، گرد و غبار معدنی و آتشفشانها سرچشمه می گیرند. این آئروسل های درشت دارای طول عمر جوی کوتاه ، به طور معمول تنها چند روز است. فرآیندهای احتراق ، سوزاندن زیست توده و مواد گیاهی/میکروبی منبع ذرات معلق در هوا کربن است ، از جمله کربن آلی (OC) و کربن سیاه جامد (BC). قبل از میلاد اصلی ترین ماده سازنده جذب نور انسان شناسی موجود در آئروسل ها است. منابع اصلی آن احتراق سوخت های فسیلی (مانند بنزین ، روغن و زغال سنگ) ، چوب و سایر زیست توده است. اولیه قبل از میلاد و OC حاوی آئروسل ها به طور کلی از 1 میکرومتر کوچکتر هستند.

بالا: آلودگی هوای محلی و بزرگ. منابع شامل فوران های آتشفشانی (پایین ، خلاف جهت عقربه های ساعت) (تولید خاکستر آتشفشانی و سولفات) ، اسپری دریایی (نمک دریایی و ذرات معدنی سولفات) ، طوفان های بیابانی (گرد و غبار معدنی) ، سوزاندن زیست توده ساوانا (قبل از میلاد و OC) ، نیروگاه های زغال سنگ (سوخت فسیلی BCو OC ، سولفات ، نیترات) ، کشتی ها (قبل از میلاد ، OC ، سولفات ، نیترات) ، پخت و پز* (خانگی BC و OC) ، حمل و نقل جاده ای (سولفات ، قبل از میلاد ، VOCS دارای OC). مرکز: تصاویر میکروسکوپ الکترونی از (الف) سولفات ها ، (ب) دوده ، (ج) خاکستر مگس ، محصولی از احتراق زغال سنگ (Posfai و همکاران ، 1999).

© 2013 Nature Education Images of Courtesy of Eyjafjallajökull فوران: حسن نیت ارائه مودبانه از ارنی Friðriksson ، Wikimedia Commons ؛اسپری دریایی: ناسا/JPL ؛طوفان صحرا: ویکی مدیا عوام ؛سوزاندن زیست توده ساوانا: ویکی مدیا ؛نیروگاه های ذغال سنگ: ویکی مدیا. کشتی در یک فیور نروژی: استفان گرومان ، ویکی مدیا. پخت و پز: فولرتون و همکاران 2009 ؛کامیون: U. S. EPA ، Wikimedia Commons. کلیه حقوق محفوظ است.

ذرات آئروسل ثانویه در جو از گازهای پیشرو با تراکم بخارات بر روی ذرات از قبل موجود یا با هسته ذرات جدید تولید می شوند. بخش قابل توجهی از جرم ذرات معلق در هوا از طریق پردازش ابر تشکیل می شود (Ervens et al. 2011). آئروسل های ثانویه کوچک هستند. اندازه آنها از چند نانومتر تا 1 میکرومتر است و طول عمر روز تا هفته دارند. آئروسل های ثانویه از مخلوط ترکیبات تشکیل شده است. اجزای اصلی سولفات ، نیترات و OC هستند. گازهای اصلی پیشرو از احتراق سوخت فسیلی ساطع می شوند ، اما آتش سوزی و انتشار بیوژنیک ترکیبات آلی فرار (VOC) نیز مهم هستند. گاهی اوقات فوران های آتشفشانی منجر به مقادیر عظیمی از ذرات معلق در هوا و ثانویه در زمین و استراتوسفر می شوند (بولون و همکاران 2011).

اندازه و ترکیب شیمیایی ذرات با گذشت زمان از طریق انعقاد ، تراکم و واکنشهای شیمیایی تکامل می یابد. ذرات ممکن است با جذب آب رشد کنند ، فرآیندی که به ترکیب شیمیایی ، اندازه ذرات و رطوبت نسبی محیط بستگی دارد. ذرات مختلف بسته به ترکیب ، تأثیرات متفاوتی در جو دارند و منابع بیشمار و دامنه وسیعی در توزیع اندازه ، تعداد کمی از اثرات آنها را پیچیده می کند. رشد ذرات و هم مخلوط کردن انواع ذرات مختلف بر اثر آب و هوایی ذرات معلق در هوا تأثیر می گذارد.

چگونه آئروسل ها در سطح جهان توزیع می شوند؟

عمق نوری آئروسل (AOD) که با سنجش از دور از فضا بازیابی می شود ، بسیار ناهمگن است و بیشترین مقادیر در آسیا و مناطق گرمسیری آفریقا (شکل 2 را ببینید). سهم تخمین زده شده از انواع مختلف آئروسل در مناطق منتخب در نمودارهای پای نشان داده شده است. به طور کلی ، تنوع مکانی و زمانی زیادی در ترکیب جهانی آئروسل وجود دارد. سنجش از راه دور از هر دو فضا و زمین همراه با مشاهدات درجا ، درک قابل ملاحظه ای از توزیع ذرات معلق در هوا را پیشرفت کرده است ، اما هنوز عدم قطعیت های زیادی در ترکیب شیمیایی و سهم انسان شناسی در AOD وجود دارد (شکل 2).

عمق نوری آئروسل MODIS [AOD (550 نانومتر) ؛بدون بعد] به طور متوسط طی دوره 10 ساله 2001-2010 (Remer et al. 2008). نمودارهای پای نشان می دهد که چگونه انواع مختلف ذرات معلق در هوا برای کل AOD برای مناطق مختلف نقش دارند ، همانطور که توسط یک مدل آئروسل جهانی تخمین زده می شود (Myhre et al. 2009). انواع آئروسل عبارتند از: SUL (سولفات) ، BC و OC از استفاده از سوخت فسیلی ، بیو (OC و قبل از میلاد از سوزاندن زیست توده) ، نیترات ، دریا (نمک دریایی) و حداقل (گرد و غبار معدنی). مناطق خاکستری نشانگر عدم وجود داده های MODIS است. برخی از انواع آئروسل ، به عنوان مثالسولفات ، به دلیل رشد هیگروسکوپی ، کمک های افزایشی در AOD را افزایش داده است. سهم از OC به احتمال زیاد مانند بسیاری از مدلهای جهانی آئروسل دست کم گرفته می شود (ژانگ و همکاران 2007).

© 2013 آموزش طبیعت کلیه حقوق محفوظ است.

آئروسل ها چگونه بر آب و هوا تأثیر می گذارند؟

تمام آئروسل های جوی اشعه خورشیدی ورودی را پراکنده می کنند و چند نوع آئروسل نیز می توانند تابش خورشیدی را جذب کنند. قبل از میلاد مهمترین مورد دوم است ، اما گرد و غبار معدنی و برخی از اجزای OC نیز جذب کننده نور خورشید هستند. ذرات معلق در هوا که به طور عمده تابش خورشیدی را پراکنده می کنند ، با افزایش تابش خورشیدی منعکس شده از زمین ، اثر خنک کننده دارند. به شدت جذب آئروسل ها اثر گرمایشی دارند. در جو ، مخلوطی از ذرات معلق در هوا پراکنده و جذب کننده وجود دارد و تأثیر خالص آنها بر بودجه انرژی زمین به خصوصیات سطح و ابر بستگی دارد. پراکندگی آئروسل های بالای سطح تیره و جذب آئروسل های بالای سطح روشن کارآمدترین است (شکل 3A را ببینید). پراکندگی (جذب کننده) آئروسل بالاتر از یک سطح روشن (تاریک) کارآمدتر است زیرا به هر حال تابش خورشیدی منعکس می شود (جذب می شود). جذب آئروسل ها به ویژه در هنگام قرار گرفتن در بالای ابرها ، که نقش اصلی در بازتاب کل تابش خورشیدی به فضا دارند ، کارآمد هستند.

(الف) اثر آئروسل مستقیم برای آلبیدو سطح کم و زیاد ، برای پراکندگی و جذب آئروسل ها. یک سطح تیره (آلبیدو کم) در حال حاضر بخش بزرگی از تابش خورشیدی را جذب می کند و از این رو آئروسل های جذب کننده اثر کمی دارند. در عوض ، پراکندگی ذرات معلق در هوا ، بازتاب کل تابش خورشیدی را تقویت می کند ، زیرا تابش خورشیدی در غیر این صورت در سطح جذب می شود. آئروسل های پراکنده در سطح روشن (آلبیدو بالا) اثر کاهش یافته دارند. با این حال ، جذب آئروسل ها ممکن است به طور قابل توجهی تابش خروجی را کاهش داده و در نتیجه اثر گرمایشی داشته باشد.(ب) اثر آلبیدو ابر (اولین اثر آئروسل غیرمستقیم) ، اثر طول عمر ابر (اثر آئروسل غیر مستقیم دوم) و اثر نیمه مستقیم.

© 2013 آموزش طبیعت کلیه حقوق محفوظ است.

ذرات معلق در هوا برای تشکیل ابر بسیار حیاتی است زیرا زیر مجموعه ای از آنها ممکن است به عنوان هسته های تراکم ابر (CCN) و هسته های یخ (IN) عمل کند. افزایش مقدار ذرات معلق در هوا ممکن است غلظت تعداد CCN را افزایش داده و منجر به قطرات ابر بیشتر اما کوچکتر برای محتوای آب مایع ثابت شود. این باعث افزایش آلبیدو ابر می شود و در نتیجه بازتاب افزایش یافته و اثر خنک کننده ، اثر آلبیدو ابر نامیده می شود (Twomey 1977 ؛ شکل 3B). قطرات کوچکتر برای رسیدن به اندازه هایی که در آن به راحتی بارش می شوند ، نیاز به رشد طولانی تر دارند. این اثر ، به نام اثر عمر ابر ، ممکن است پوشش ابر را تقویت کند (به تصویر در شکل 3B مراجعه کنید) و در نتیجه اثر خنک کننده اضافی را تحمیل می کند (آلبرشت 1989). با این حال ، چرخه زندگی ابرها توسط یک تعامل صمیمی بین هواشناسی و میکروفیزیک ذرات معلق در هوا و هوا از جمله فرآیندهای بازخورد پیچیده کنترل می شود ، و شناسایی اثر سنتی طول عمر ارائه شده توسط آلبرشت (1989) در مجموعه داده های مشاهده ای دشوار است. بشر

جذب آئروسل ها همچنین پتانسیل اصلاح خواص ابرها را دارند ، بدون اینکه مستقیماً به عنوان CCN و در آن عمل کنند ، توسط: (1) گرم کردن هوای اطراف آنها ضمن کاهش میزان تابش خورشیدی به زمین ، که جو را تثبیت می کند و از همرفت کم می کند و در نتیجه کاهش می یابد. پتانسیل تشکیل ابر ، (2) افزایش دمای جوی ، که باعث کاهش رطوبت نسبی می شود ، تشکیل ابر را مهار می کند و تبخیر ابرهای موجود را تقویت می کند. این به طور جمعی اثر آئروسل نیمه مستقیم نامیده می شود (هانسن و همکاران 1997). اثر خالص نامشخص است (شکل 3B را ببینید) و به مشخصات عمودی قبل از میلاد بستگی دارد (Koch & Del Genio 2010).

علاوه بر این ، قبل از میلاد و سایر ذرات معلق در هوا و سایر ذرات آئروسل های جذب شده بر روی سطوح برف یا یخ ممکن است سطح آلبیدو را کاهش داده و منجر به کاهش بازتاب تابش خورشیدی و از این رو اثر گرمایشی شود (هانسن و نظارنکو 2004).

اجباری تابشی (RF) اغلب برای تعیین کمیت و مقایسه اثرات آب و هوایی بالقوه اثرات مختلف آئروسل استفاده می شود. RF به عنوان تغییر در تعادل تابش زمین به دلیل آشفتگی منشأ انسان شناسی یا طبیعی تعریف شده است .. کل عملکرد تراکم احتمالی ذرات معلق در هوا (PDF) ، علاوه بر اجزای آئروسل فردی ، که نشان دهنده هر دو بزرگی و عدم اطمینان از اثرات است. در شکل 4a نشان داده شده است. هرچه PDF گسترده تر باشد ، عدم اطمینان بزرگتر است. ترکیب تمام اثرات آئروسل (منحنی شکسته آبی در شکل 4a) عدم اطمینان را در مقایسه با در نظر گرفتن تنها اثر مستقیم ذرات معلق در هوا و اثر آلبیدو ابر افزایش می دهد.

(الف) توابع چگالی احتمال اثرات ذرات معلق در هوا (Isaksen و همکاران (2009) ، با به روزرسانی های کوچک از Albedo Cloud و اثرات طول عمر). کل اجباری تابش آئروسل (منحنی های قرمز و آبی) ، با و بدون ابر با ترکیب اثرات فردی در محاسبه مونت کارلو تخمین زده می شود (Boucher & Haywood 2001). خطوط عمودی 90 ٪ فاصله اطمینان را نشان می دهد.(ب) حساسیت به آب و هوا برای دو برابر شدن CO₂به عنوان تابعی از کل آئروسل RF. عدم تعادل تابشی 0. 85 (خط جامد ، هانسن و همکاران 2005) ، 0. 7 و 1. 0 W M-2 (باند خاکستری) و 0. 0 (تعادل تابشی ، خط متراکم) نشان داده شده است. تغییر درجه حرارت دوره صنعتی به عنوان 0. 8 کلوین (K) و RF اجزای غیر آروسل +2. 9 W M-2 گرفته شده است.

© 2013 آموزش طبیعت کلیه حقوق محفوظ است.

چرا عدم اطمینان در ذرات معلق در هوا برای پیش بینی حساسیت به آب و هوا مهم است؟

تغییر در میانگین دمای سطح جهانی (Δ T) در نتیجه RF را می توان با معادله ساده تراز حرارتی زیر بیان کرد:

C D (ΔT)/dt = RF - ΔT/λ (1)

در اینجا C ظرفیت گرمای سیستم زمینی-اقیانوس و λ حساسیت به آب و هوا است. در تعادل تابشی (D (ΔT)/dt = 0) ، معادله 1 به ΔT = λRF کاهش می یابد. با این حال ، زمین در تعادل تابشی نیست ، زیرا تابش حرارتی کمتری در حال حاضر در مقایسه با آنچه که از تابش خورشیدی جذب می شود ، به فضا ساطع می شود (هانسن و همکاران 2005). این عدم تعادل تابشی باعث می شود زمین به تدریج گرم شود و در نتیجه گرم شدن کره زمین باشد (Trenberth & Fasullo 2010). معادله ساده در بالا دارای دو عدم قطعیت کلیدی است. تغییر دمای سطح مشاهده شده نسبت به دوره صنعتی کاملاً مشخص است ، اما حساسیت به آب و هوا و کل RF هر دو بسیار نامشخص هستند. حساسیت به آب و هوا یک پارامتر اساسی برای پیش بینی تغییرات آب و هوایی آینده است. کمیت حساسیت به آب و هوا برای دو برابر شدن CO₂مدتهاست که با استفاده از مدلهای جهانی آب و هوا یا سوابق دما تلاش می شود ، اما هنوز طیف گسترده ای از مقادیر گزارش شده را دارد (IPCC 2007 ، Knutti & Hegerl 2008). کل RF از طریق دوره صنعتی نیز نامشخص است ، عمدتاً به دلیل عدم تعیین تأثیرات ذرات معلق در هوا که در بالا مورد بحث قرار گرفت. پیامدهای این عدم اطمینان در آئروسل RF برای تعیین میزان حساسیت آب و هوا را می توان به شرح زیر نشان داد:

اگر فرض کنیم یک آئروسل RF و عدم تعادل انرژی فعلی ، می توانیم حساسیت به آب و هوا حاصل را با استفاده از معادله 1 محاسبه کنیم (شکل 4B). این امر می تواند با PDF ها برای آئروسل RF فعلی مقایسه شود تا نشانگر دامنه حساسیت های آب و هوایی مجاز توسط دانش فعلی باشد (خطوط قرمز و آبی در شکل 4B). رقم مشابه قبلاً در آندره و همکاران ارائه شده است.(2005). حساسیت آب و هوا مجاز از حدود 2 تا 8 کلوین (k) برای دو برابر شدن CO است₂با استفاده از گرم شدن سن صنعتی شناخته شده در حدود 0. 8 K ، بهترین دانش فعلی RF از اجزای غیر آروسول ، فاصله اطمینان 90 ٪ از کل آئروسل RF برای برخی از اثرات و عدم تعادل تابشی.

آیا پیشرفتی در درک اثر آب و هوایی ذرات معلق در هوا وجود داشته است؟

در طی دهه های گذشته با برخی از پیشرفت های مهم مشاهده و مدل سازی ، پیشرفت چشمگیری در درک ذرات معلق در هوا و اثر آب و هوایی آنها وجود داشته است. اندازه گیری های طولانی مدت ذرات معلق در هوا (به عنوان مثال ، پوتود و همکاران 2010 ، اندروز و همکاران 2011) ، کمپین های مشاهده ای (به عنوان مثال ، کوین و بیتس 2005) و سنجش از دور از فضا و زمین (هولبن و همکاران 1998 ، Remer et al. 2008) دانش در مورد ترکیب و ویژگی های ذرات معلق در هوا را افزایش داده است. با این حال ، درک از پیچیدگی بیشتر ذرات معلق در هوا ، در عین حال ، اندازه گیری قوی تری از اثر آب و هوایی خود را محدود کرده است. تخمین اول اثر آئروسل مستقیم در اوایل دهه 1990 محدود به ذرات معلق در هوا سولفات بود (چارلسون و همکاران 1991) ، با تخمین هایی برای قبل از میلاد چند سال بعد (Haywood & Shine 1995). مشاهدات نشان داده اند که OC یک مؤلفه مهم ذرات معلق در هوا است (نواکوف و همکاران 1997 ، راماناتان و همکاران 2001) ، و تحقیقات قابل توجهی بعداً به بررسی ترکیب پیچیده و ویژگی های نوری این ترکیب (به عنوان مثال ، Kanakidou و همکاران 2005 ، Graber & رودیچ 2006). مدل های جهانی ذرات معلق در هوا امروزه تخمین های RF را برای مجموعه بزرگی از اجزای آئروسل ، مانند سولفات ، قبل از میلاد (از سوخت فسیلی و سوزاندن زیست توده) ، OC (اولیه و ثانویه از سوخت فسیلی و سوزاندن زیست توده) و نیترات (Jacobson 2001 ، Liao & Liao & "ارائه می دهد. Seinfeld 2005 ، Koch et al. 2009). علاوه بر این ، مطالعات چند مدل برای درک و کاهش عدم قطعیت به دلیل تفاوت های مدل انجام می شود (شولز و همکاران 2006).

نمونه ای از پیشرفت های اخیر در برآورد کل اثر ذرات معلق در هوا ، عدم اطمینان کاهش می یابد. این برآورد با پیشرفت هایی که در مدل سازی و طرف مشاهده رخ داده است امکان پذیر شده است ، و بر اساس ترکیبی از مدل های جهانی آئروسل و روش های مبتنی بر مشاهده (عمدتا داده های از راه دور) ساخته شده است. در ابتدا ، برآوردهای مشاهده ای از RF تا سه برابر قوی تر از محاسبات مبتنی بر مدل بود (فورستر و همکاران 2007). سازگاری بین این دو رویکرد مختلف متعاقباً حاصل شده است ، و مشخص شد که از فرضیات لازم و ساده ترکیب آئروسل پیش صنعتی در روش مبتنی بر مشاهده ناشی می شود (Myhre 2009). اگرچه عدم اطمینان در کل اثر ذرات معلق در هوا کاهش می یابد ، اما در مقایسه با عدم قطعیت های مربوط به گازهای گلخانه ای هنوز هم قابل توجه است. علاوه بر این ، عدم اطمینان در RF فردی برای چندین مؤلفه آئروسل مانند BC ، OC و نیترات بزرگ است.< SPAN> نمونه ای از پیشرفت های اخیر در برآورد کل اثر آئروسل مستقیم ، عدم اطمینان کاهش می یابد. این برآورد با پیشرفت هایی که در مدل سازی و طرف مشاهده رخ داده است امکان پذیر شده است ، و بر اساس ترکیبی از مدل های جهانی آئروسل و روش های مبتنی بر مشاهده (عمدتا داده های از راه دور) ساخته شده است. در ابتدا ، برآوردهای مشاهده ای از RF تا سه برابر قوی تر از محاسبات مبتنی بر مدل بود (فورستر و همکاران 2007). سازگاری بین این دو رویکرد مختلف متعاقباً حاصل شده است ، و مشخص شد که از فرضیات لازم و ساده ترکیب آئروسل پیش صنعتی در روش مبتنی بر مشاهده ناشی می شود (Myhre 2009). اگرچه عدم اطمینان در کل اثر ذرات معلق در هوا کاهش می یابد ، اما در مقایسه با عدم قطعیت های مربوط به گازهای گلخانه ای هنوز هم قابل توجه است. علاوه بر این ، عدم اطمینان در RF فردی برای چندین مؤلفه ذرات معلق در هوا ، مانند BC ، OC و نیترات ، بزرگ است. نمونه ای از پیشرفت اخیر عدم اطمینان در برآورد کل اثر آئروسل مستقیم است. این برآورد با پیشرفت هایی که در مدل سازی و طرف مشاهده رخ داده است امکان پذیر شده است ، و بر اساس ترکیبی از مدل های جهانی آئروسل و روش های مبتنی بر مشاهده (عمدتا داده های از راه دور) ساخته شده است. در ابتدا ، برآوردهای مشاهده ای از RF تا سه برابر قوی تر از محاسبات مبتنی بر مدل بود (فورستر و همکاران 2007). سازگاری بین این دو رویکرد مختلف متعاقباً حاصل شده است ، و مشخص شد که از فرضیات لازم و ساده ترکیب آئروسل پیش صنعتی در روش مبتنی بر مشاهده ناشی می شود (Myhre 2009). اگرچه عدم اطمینان در کل اثر ذرات معلق در هوا کاهش می یابد ، اما در مقایسه با عدم قطعیت های مربوط به گازهای گلخانه ای هنوز هم قابل توجه است. علاوه بر این ، عدم اطمینان در RF فردی برای چندین مؤلفه آئروسل مانند BC ، OC و نیترات بزرگ است.

مشابه برآوردهای اولیه اثر آئروسل مستقیم ، بسیاری از تخمین های مدل اول اثر غیرمستقیم آئروسل فقط تأثیر ذرات سولفات را که به عنوان CCN عمل می کنند ، به خود اختصاص داده است (Kaufman & Chou 1993 ، Jones et al. 1994). علاوه بر این ، آنها فقط تأثیر ذرات معلق در هوا در ابر آلبیدو را شامل می شوند و از هرگونه تأثیر در طول عمر و وسعت ابر استفاده می کنند. با این واقعیت که سایر گونه های آئروسل با منشأ انسان شناسی نیز می توانند قطرات ابر را تشکیل دهند و اثرات آن در طول عمر ابر و وسعت نیز ممکن است ، مدل های آب و هوایی جهانی اثر غیرمستقیم آئروسل را قوی تر می دانند (به عنوان مثال ، Lohma & Feichter 1997 ، Menon et al. 2002). برخی حتی پیش بینی کردند که این اثر خنک کننده از نظر بزرگی با اثر گلخانه گرم کننده قابل مقایسه باشد. انتشارات اخیر بعداً به نشان دادن بیش از حد در بازنمایی مدل ابرها و چگونگی تأثیر طول عمر آنها توسط ذرات معلق در هوا (به عنوان مثال ، استیونز و فینگولد 2009) اشاره کرده است. اکنون اذعان شده است که اثرات آئروسل در طول عمر ابر با نوع ابر در سوال متفاوت خواهد بود ، و این که فرآیندهای بازخورد پیچیده گاهی می توانند پاسخ ابر نهایی به آشفتگی های ذرات معلق را پیچیده کنند. مطالعات مدل اخیر نشان داده است که با تشکیل یخ در ابرهای مایع فوق العاده خنک ، ذرات معلق در هوا ممکن است طول عمر ابر را کوتاه کند ، به دلیل ایجاد بارش کارآمدتر هنگام وجود یخ ابری (به عنوان مثال ، Lohma & Hoose 2009 ، Storelvmo و همکاران 2011)بشربه طور خلاصه ، این که آیا ذرات معلق در هوا به عنوان CCN عمل می کنند یا به سادگی با جذب تابش خورشیدی پایداری جوی را اصلاح می کنند ، هنوز عدم اطمینان بالایی با تأثیر آنها در طول عمر ابر وجود دارد. این عدم اطمینان نشان می دهد که نشان دادن فرآیندهای ذرات معلق در هوا و ابر که در مقیاس های میکروسکوپی در مدلهایی که قطعنامه ده ها تا صدها کیلومتر دارند ، به چالش کشیده است. اگرچه عدم اطمینان بسیار باقی مانده است ، به نظر می رسد برآورد مدل و ماهواره ای از اثر آلبیدو ابر بر روی RF منفی که تقریباً نیمی از بزرگی RF مثبت نسبت به افزایش CO دارد ، همگرا می شود.₂غلظت

سپاسگزاریها

ما از نظرات مرورگر مفید پاتریک چوانگ و یک داوری ناشناس قدردانی می کنیم. GM و BHS توسط شورای تحقیقات نروژ از طریق پروژه SLAC تأمین شد.

منابع و خواندن توصیه شده

Albrecht ، B. A. Aerosols ، میکروفیزیک ابری و ابری کسری. Science 245 ، 1227-1230 (1989).

Andreae ، M. O. et al. خنک کننده آئروسل امروز قوی به معنای آینده داغ است. طبیعت 435 ، 1187-1190 (2005).

اندروز ، E. و همکاران. اقلیم شناسی خواص تابشی آئروسل در تروپوسفر آزاد. تحقیقات جوی 102 ، 365-393 (2011).

Boucher ، O. & Haywood ، J. در جمع بندی اجزای اجباری تابش تغییرات آب و هوا. پویایی آب و هوا 18 ، 297-302 (2001).

بولون ، جی. و همکاران. مشاهدات هسته ذرات جدید در یک ستون آتشفشانی. مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (ایالات متحده) 108 ، 12223-12226 (2011).

Charlson ، R. J. et al. آشفتگی تعادل تابشی نیمکره شمالی با استفاده از بازگردانی از ذرات معدنی سولفات انسان شناسی. Tellus سری A-Dynamic Heteorology and Oceanography 43 ، 152-163 (1991).

Ervens ، B. et al. تشکیل آئروسل آلی ثانویه در قطرات ابر و ذرات آبی (AQSOA): بررسی مطالعات آزمایشگاهی ، میدانی و مدل. شیمی و فیزیک جوی 11 ، 11069-11102 (2011).

Forster ، P. et al. تغییر در ترکیبات جوی و اجباری تابش ، تغییر آب و هوا 2007: مبنای علوم فیزیکی. سهم گروه کاری I در گزارش ارزیابی چهارم از هیئت بین دولتی در مورد تغییرات آب و هوا. کمبریج ، انگلیس: انتشارات دانشگاه کمبریج ، 2007.

Fullerton ، D. G. و همکاران. مصرف سوخت زیست توده و آلودگی هوای داخلی در خانه های مالاوی. پزشکی حرفه ای و محیط زیست 66 ، 777-783 (2009).

Graber ، E. R. & Rudich ، Y. Hulis Atmospheric: آنها چقدر مانند هومیک هستند؟یک بررسی جامع و انتقادی. شیمی و فیزیک جوی 6 ، 729-753 (2006).

Hansen ، J. & Nazarenko ، L. آب و هوای دوده وادار به طریق آلبیدوهای برفی و یخ. مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (ایالات متحده) 101 ، 423-428 (2004).

هانسن ، جی. و همکاران. عدم تعادل انرژی زمین: تأیید و پیامدهای. Science 308 ، 1431-1435 (2005).

هانسن ، جی. و همکاران. تابش اجباری و پاسخ به آب و هوا. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشناهای 102 ، 6831-6864 (1997).

Haywood ، J. M. & Shine ، K. P. تأثیر سولفات انسان شناسی و آئروسل دوده بر بودجه تابش سیاره ای روشن آسمان. نامه های تحقیقاتی ژئوفیزیکی 22 ، 603-606 (1995).

Holben ، B. N. et al. Aeronet - یک شبکه ابزار فدرال و بایگانی داده برای توصیف آئروسل. سنجش از دور محیط 66 ، 1-16 (1998).

IPCCمبنای علوم فیزیکی. مشارکت گروه کاری I در گزارش ارزیابی چهارم از پانل بین دولتی در مورد تغییر آب و هوا کمبریج ، انگلستان: انتشارات دانشگاه کمبریج ، 2007

Isaksen ، I. S. A. et al. تغییر ترکیب جوی: فعل و انفعالات شیمیایی آب و هوا. محیط جوی 43 ، 5138-5192 (2009).

Jacobson ، M. Z. تابش مستقیم جهانی مجبور به دلیل ذرات معلق در هوا شناسی و ذرات طبیعی چند جزئی. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشناهای 106 ، 1551-1568 (2001).

جونز ، A. و همکاران. یک مطالعه مدل آب و هوا از تابش تابشی غیرمستقیم توسط آئروسل های سولفات انسان شناسی. طبیعت 370 ، 450-453 (1994).

Kanakidou ، M. et al. آئروسل ارگانیک و مدل سازی آب و هوا جهانی: یک بررسی. شیمی و فیزیک جوی 5 ، 1053-1123 (2005).

Kaufman ، Y. J. & Chou ، M. D. شبیه سازی مدل از اثرات آب و هوایی رقیب SO₂و₂بشرمجله آب و هوا 6 ، 1241-1252 (1993).

Knutti ، R. & Hegerl ، G. C. حساسیت تعادل دمای زمین به تغییرات تابش. Geoscience Nature 1 ، 735-743 (2008).

Koch ، D. & Del Genio ، A. D. اثرات نیمه مستقیم کربن سیاه بر روی پوشش ابر: بررسی و سنتز. شیمی و فیزیک جوی 10 ، 7685-7696 (2010).

کوچ ، D. و همکاران. متمایز کردن تأثیرات آئروسل بر آب و هوا طی یک قرن گذشته. مجله آب و هوا 22 ، 2659-2677 (2009).

Liao ، H. & Seinfeld ، J. H. تأثیرات جهانی اثر متقابل شیمی-شیمی-آروسول در تابش مستقیم مجبور توسط آئروسل های انسان شناسی و ازن. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشنا 110 ، D18208 (2005).

Lohma ، U. & Feichter ، J. تأثیر آئروسل های سولفات در آلبیدو و طول عمر ابرها: یک مطالعه حساسیت با ECHAM4 GCM. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشناهای 102 ، 13685-13700 (1997).

Lohma ، U. & Hoose ، C. مطالعات حساسیت از اثرات غیرمستقیم آئروسل مختلف در ابرهای فاز مختلط. شیمی و فیزیک جوی 9 ، 8917-8934 (2009).

منون ، س. و همکاران. شبیه سازی GCM اثر غیرمستقیم آئروسل: حساسیت به پارامترهای ابر و بار آئروسل. مجله علوم جوی 59 ، 692-713 (2002).

Myhre ، G. قوام بین برآوردهای مشتق از ماهواره و مدل شده از اثر آئروسل مستقیم. Science 325 ، 187-190 (2009).

Myhre ، G. et al. اجبار تابشی مدل شده از اثر آئروسل مستقیم با ارزیابی چند برابر. شیمی و فیزیک جوی 9 ، 1365-1392 (2009).

نواکوف ، T. و همکاران. اندازه گیری هوا از ذرات معلق در هوا در ساحل شرقی ایالات متحده. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشناهای 102 ، 30023-30030 (1997).

Pósfai ، M. et al. ذرات آئروسل دوده و سولفات در تروپوسفر دریایی از راه دور. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشناهای 104 ، 21685-21693 (1999).

Putaud ، J. P. et al. یک پدیدارشناسی آئروسل اروپای ی-3: خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ذرات از 60 سایت روستایی ، شهری و کربید در سراسر اروپا. محیط جوی 44 ، 1308-1320 (2010).

Qui ، P. K. & Bates ، T. S. خواص آئروسل منطقه ای: مقایسه اندازه گیری لایه مرزی از Ace 1 ، Ace 2 ، Aerosols99 ، Indoex ، Ace Asia ، Tarfox و Neaqs. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-ATMOSPHERES 110 ، D14202 (2005).

Ramanathan ، V. et al. آزمایش اقیانوس هند: تجزیه و تحلیل یکپارچه از آب و هوا و تأثیرات مه بزرگ هند و آسیا. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-آشناهای 106 ، 28371-28398 (2001).

Remer ، L. A. et al. اقلیم شناسی جهانی آئروسل از سنسورهای ماهواره ای MODIS. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-ATMOSPHERES 113 ، D14S07 (2008).

شولز ، م. و همکاران. اجباری تابش توسط آئروسل ها که از شبیه سازی های فعلی و پیش از صنعت AeroCom مشتق شده است. شیمی و فیزیک جوی 6 ، 5225-5246 (2006).

Stevens ، B. & Feingold ، G. اثرات ذرات معلق در هوا بر روی ابرها و بارش در یک سیستم بافر. طبیعت 461 ، 607-613 (2009).

Storelvmo ، T. et al. مدل سازی جهانی ابرهای فاز مختلط: اثرات Albedo و Lifetime Aerosols. مجله تحقیقات ژئوفیزیکی-ATMOSPHERES 116 ، D05207 (2011).

Trenberth ، K. E. & Fasullo ، J. T. تغییر آب و هوا را ردیابی انرژی زمین. Science 328 ، 316-317 (2010).

Twomey ، S. تأثیر آلودگی بر روی موج های موج کوتاه ابزارها. مجله علوم جوی 34 ، 1149-1152 (1977).

ژانگ ، س. و همکاران. همه گیر و تسلط بر گونه های اکسیژن دار در آئروسل های آلی در میانی های نیمکره شمالی تحت تأثیر انسان شناسی. نامه های تحقیقاتی ژئوفیزیکی 34 ، L13801 (2007).