Gli aerosol ambientali - quelle minuscole miscele di liquidi e solidi sospesi nell'aria - svolgono un ruolo importante nel clima della Terra, tanto che gli scienziati si stanno dirigendo verso località remote per capirli meglio.

L'atmosfera terrestre è un sistema complicato. È impossibile misurarne ogni aspetto ovunque e in ogni momento. I modelli possono descrivere l'atmosfera su larga scala, ma si basano sulla comprensione dei processi che avvengono nell'atmosfera. Esperimenti di laboratorio e osservazioni sul campo possono fornire informazioni su tali processi. Gli aerosol ambientali sono un ingrediente complesso dell'atmosfera particolarmente impegnativo per i modelli. Hanno effetti significativi inclusa la loro capacità di assorbire o riflettere direttamente la luce che entra nell'atmosfera terrestre. Per abbinare le osservazioni, i modellisti devono sapere come e quando i componenti chimici degli aerosol entrano ed escono dal sistema.

Un pezzo mancante del puzzle è ciò che accade agli organici, che rappresentano circa la metà della massa degli aerosol, nella remota libera troposfera. La troposfera libera è la regione normalmente non turbolenta dell'atmosfera al di sopra della regione che è direttamente influenzata dalla superficie terrestre. Gli scienziati hanno riferito all'incontro autunnale dell'Unione geofisica americana del 2017 a New Orleans che la durata degli aerosol organici in questa regione è dell'ordine di 10 giorni, molto più breve di quanto ipotizzato in precedenza dagli scienziati. Nella nuova ricerca, gli scienziati hanno utilizzato nuovi metodi per effettuare queste stime sulla base dei dati raccolti durante i voli nelle prime due campagne della missione di tomografia atmosferica (ATom).

Capire per quanto tempo rimangono gli aerosol è assolutamente necessario per bilanciare le variabili nei modelli, secondo Charles Brock, un fisico con NOAA che ha lavorato su un progetto separato ATom. "Le implicazioni di ciò sono molto grandi per il cambiamento climatico, perché queste particelle influenzano le nuvole e il bilancio radiativo della Terra, " ha detto Brock.

In media, gli aerosol organici vivono nell'atmosfera per 6 giorni, ma quel valore si applica di più per le regioni ben studiate sopra o vicino ai continenti, secondo Pedro Campuzano Jost, un chimico atmosferico presso l'Istituto cooperativo di ricerca in scienze ambientali a Boulder, Colorado, che ha presentato la nuova ricerca. Per le regioni oceaniche remote studiate in ATom, i modellisti presumevano che gli aerosol stessero lasciando l'atmosfera venendo dilavati dalle precipitazioni o cadendo al suolo e che si trattasse di un processo ancora più lento nella troposfera libera non turbolenta. Quindi i loro modelli attuali sovrastimano una vita di circa 40 giorni.

ATom utilizza strumenti dotati di velivoli della NASA DC-8 che campionano l'atmosfera sugli oceani Pacifico e Atlantico per apprendere come l'inquinamento atmosferico prodotto dall'uomo trasforma la chimica dell'atmosfera, in particolare nelle aree remote dove mancano le misurazioni. Nella nuova ricerca, Jost ei suoi coautori hanno utilizzato gli strumenti dell'aereo per determinare la composizione chimica degli aerosol sui due oceani. ATom ha fornito loro istantanee della chimica atmosferica durante l'estate 2016 e l'inverno 2017. Ogni campagna consisteva in 11 voli in un periodo di 23 giorni. L'aereo ha volato su e giù da circa 180 metri (590 piedi) dalla superficie dell'oceano fino a 12 chilometri (7,5 miglia) di altitudine per catturare le caratteristiche chimiche e fisiche dei gas e degli aerosol nei campioni d'aria su una gamma continua di altitudini .

I ricercatori hanno utilizzato queste misurazioni per determinare l'età delle masse d'aria campionate dall'aereo o per quanto tempo gli aerosol erano rimasti nell'atmosfera. Hanno determinato l'età degli aerosol organici con un orologio fotochimico. Poiché gli idrocarburi non metanici sono ubiquitari nella troposfera, possono servire come indicatori dei processi fotochimici di invecchiamento. Studi precedenti hanno scoperto che il rapporto di concentrazione di due diversi idrocarburi è molto utile, perché non è così sensibile alla diluizione come lo sono le sole concentrazioni. L'orologio basato sul rapporto etano/propano era il più adatto per il periodo considerato in questo studio, ha spiegato Jost.

Con questo orologio, i ricercatori hanno stimato una vita per gli aerosol organici nella remota troposfera libera di 8-12 giorni. Jost non conosce ancora il meccanismo esatto per questa vita più breve, ma le future simulazioni del modello potrebbero dargli un indizio. Le possibilità, Egli ha detto, comprendono la degradazione diretta degli aerosol organici da parte della luce solare o la degradazione del materiale organico da parte di tracce di radicali prodotti dalla luce solare.

"Sappiamo che c'è una grande incertezza nell'impatto radiativo degli aerosol, effetti sia diretti che indiretti, " ha detto Megan Willis, un chimico dell'Università di Toronto che non era coinvolto nella nuova ricerca. "Una delle quantità più importanti di cui abbiamo bisogno per gestire per iniziare a chiudere quelle barre di errore e riprodurre i modelli di aerosol è l'efficienza con cui viene rimosso o qual è il lasso di tempo in cui viene rimosso". Willis ha detto che era entusiasta di vedere le misure presentate nel poster in quanto possono migliorare i modelli attuali.

Jost prevede di incorporare i dati Atom raccolti nell'autunno 2017 e i dati da raccogliere nella primavera 2018. L'aggiunta dei dati imminenti renderà i risultati più solidi, Egli ha detto.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.