Un fulmine dietro una portaerei nello Stretto di Malacca. Una nuova ricerca rileva che i fulmini si sono verificati quasi il doppio delle volte direttamente sopra le rotte di navigazione molto trafficate nell'Oceano Indiano e nel Mar Cinese Meridionale per tutto l'anno dal 2005 al 2016. Credito:dominio pubblico.
I temporali direttamente sopra due delle rotte di navigazione più trafficate del mondo sono significativamente più potenti delle tempeste nelle aree dell'oceano dove le navi non viaggiano, secondo nuove ricerche.
Un nuovo studio che mappa i fulmini in tutto il mondo rileva che i fulmini si verificano quasi il doppio delle volte direttamente sopra le rotte di navigazione molto trafficate nell'Oceano Indiano e nel Mar Cinese Meridionale rispetto alle aree dell'oceano adiacenti alle rotte di navigazione che hanno climi simili.
La differenza nell'attività dei fulmini non può essere spiegata dai cambiamenti del tempo, secondo gli autori dello studio, che concludono che le particelle di aerosol emesse negli scarichi delle navi stanno cambiando il modo in cui si formano le nuvole temporalesche sull'oceano.
Il nuovo studio è il primo a dimostrare che gli scarichi delle navi possono alterare l'intensità dei temporali. I ricercatori concludono che le particelle degli scarichi delle navi riducono le dimensioni delle goccioline delle nuvole, sollevandoli più in alto nell'atmosfera. Questo crea più particelle di ghiaccio e porta a più fulmini.
I risultati forniscono alcune delle prime prove che gli esseri umani stanno cambiando la formazione delle nuvole su base quasi continua, piuttosto che dopo un incidente specifico come un incendio boschivo, secondo gli autori. La formazione delle nuvole può influenzare i modelli di pioggia e alterare il clima modificando la quantità di luce solare che le nuvole riflettono nello spazio.
"È uno degli esempi più chiari di come gli umani stiano effettivamente cambiando l'intensità dei processi di tempesta sulla Terra attraverso l'emissione di particolato dalla combustione, " disse Joel Thornton, uno scienziato atmosferico presso l'Università di Washington a Seattle e autore principale del nuovo studio in Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union.
"È la prima volta che abbiamo, letteralmente, una pistola fumante, mostrando su aree oceaniche incontaminate che la quantità di fulmini è più che raddoppiata, " ha detto Daniel Rosenfeld, uno scienziato atmosferico dell'Università Ebraica di Gerusalemme che non era collegato allo studio. "Lo studio mostra, molto inequivocabilmente, la relazione tra le emissioni antropiche - in questo caso, dai motori diesel - su nuvole convettive profonde."
Una mappa delle navi che attraversano l'Oceano Indiano e i mari circostanti nel giugno 2012. La maggior parte delle navi che attraversano l'Oceano Indiano settentrionale seguono uno stretto, pista quasi rettilinea a circa 6 gradi nord tra lo Sri Lanka e l'isola di Sumatra. A est di Sumatra, navi viaggiano a sud-est attraverso lo stretto di Malacca, arrotondando Singapore e estendendosi a nord-est attraverso il Mar Cinese Meridionale. Le emissioni di particelle di aerosol in queste rotte di navigazione sono dieci volte o più maggiori rispetto ad altre rotte di navigazione della regione, e sono tra i più grandi al mondo. Credito:Shipmap.org, una mappa interattiva dei movimenti delle spedizioni commerciali, creato da Kiln per l'Energy Institute dell'University College di Londra.
Mappatura di fulmini e scarichi
Tutti i motori a combustione emettono gas di scarico, che contiene particelle microscopiche di fuliggine e composti di azoto e zolfo. Queste particelle, noti come aerosol, formano lo smog e la foschia tipici delle grandi città. Agiscono anche come nuclei di condensazione delle nuvole, i semi su cui si formano le nuvole. Il vapore acqueo si condensa intorno agli aerosol nell'atmosfera, creando goccioline che compongono le nuvole.
Le navi da carico che attraversano gli oceani emettono continuamente gas di scarico e gli scienziati possono utilizzare gli scarichi delle navi per capire meglio come gli aerosol influenzano la formazione delle nuvole.
Nel nuovo studio, co-autore Katrina Virts, uno scienziato atmosferico presso il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, Alabama, stava analizzando i dati del World Wide Lightning Location Network, una rete di sensori che localizza i fulmini in tutto il mondo, quando ha notato una linea quasi dritta di fulmini attraverso l'Oceano Indiano.
Virts e i suoi colleghi hanno confrontato i dati sulla posizione dei fulmini con le mappe dei pennacchi di scarico delle navi da un database globale delle emissioni delle navi. Guardando le posizioni di 1,5 miliardi di fulmini dal 2005 al 2016, il team ha riscontrato in media quasi il doppio dei fulmini sulle rotte principali che le navi percorrono attraverso l'Oceano Indiano settentrionale, attraverso lo Stretto di Malacca e nel Mar Cinese Meridionale, rispetto alle aree adiacenti dell'oceano che hanno climi simili.
Più di $ 5 trilioni del commercio mondiale passa attraverso il Mar Cinese Meridionale ogni anno e quasi 100, Solo nello Stretto di Malacca passano migliaia di navi. Il fulmine è una misura dell'intensità della tempesta, e i ricercatori hanno rilevato l'aumento dei fulmini almeno nel 2005.
"Tutto quello che dovevamo fare era creare una mappa di dove il fulmine è stato potenziato e una mappa di dove stanno viaggiando le navi ed era abbastanza ovvio solo dalla co-locazione di entrambi che le navi erano in qualche modo coinvolte nel potenziamento dei fulmini, " ha detto Thornton.
La mappa in alto mostra la densità media annuale dei fulmini con una risoluzione di circa 10 chilometri (6 miglia), come registrato dal WWLLN, dal 2005 al 2016. La mappa in basso mostra le emissioni di aerosol dalle navi che attraversano rotte nell'Oceano Indiano e nel Mar Cinese Meridionale dal 2010. Credito:Thornton et al/Geophysical Research Letters/AGU.
Formare semi di nuvole
Le molecole d'acqua hanno bisogno di aerosol per condensarsi in nuvole. Dove l'atmosfera ha poche particelle di aerosol - oltre l'oceano, per esempio - le molecole d'acqua hanno meno particelle intorno alle quali condensare, quindi le goccioline di nuvole sono grandi.
Quando più aerosol vengono aggiunti all'aria, come dallo scarico della nave, le molecole d'acqua hanno più particelle da raccogliere intorno. Si formano più goccioline di nuvole, ma sono più piccoli. Essendo più leggero, queste goccioline più piccole viaggiano più in alto nell'atmosfera e più di loro raggiungono la linea di congelamento, creando più ghiaccio, che crea più fulmini. Le nuvole temporalesche si elettrizzano quando le particelle di ghiaccio si scontrano tra loro e con goccioline non congelate nella nuvola. Il fulmine è il modo in cui l'atmosfera neutralizza quella carica elettrica accumulata.
Le navi bruciano combustibili più sporchi in mare aperto lontano dal porto, vomitando più aerosol e creando ancora più fulmini, disse Thornton.
"Penso che sia uno studio davvero entusiasmante perché è la prova più solida che ho visto che le emissioni di aerosol possono influenzare le nuvole convettive profonde e intensificarle e aumentare la loro elettrificazione, " ha detto Steven Sherwood, uno scienziato atmosferico dell'Università del New South Wales a Sydney che non era collegato allo studio.
"Stiamo emettendo un sacco di cose nell'atmosfera, compreso un sacco di inquinamento atmosferico, particolato, e non sappiamo cosa fa alle nuvole, "Ha detto Sherwood. "Questa è stata un'enorme incertezza per molto tempo. Questo studio non risolve questo, ma ci dà un passo avanti per essere in grado di testare la nostra comprensione in un modo che ci avvicinerà di un passo alla risoluzione di alcune di quelle domande più grandi su quali sono alcuni degli impatti generali delle nostre emissioni sulle nuvole".
