Comprendere come il clima è cambiato negli ultimi secoli e come si evolverà in futuro richiede una conoscenza dettagliata di tutte le componenti del sistema climatico, compresa una valutazione accurata dell'effetto dell'attività umana su di essi.

Valutare l'effetto dell'attività umana e delle particelle di aerosol nella macchina del clima

È noto che la presenza di particelle di aerosol nell'atmosfera influisce sul clima, come, oltre alla loro interazione con la radiazione solare, possono anche servire come semi per la formazione di goccioline di nuvole. La formazione di particelle a grappolo da precursori gassosi e la loro successiva crescita è stata segnalata come una delle principali fonti di particelle; però, l'identificazione dei meccanismi o dei vapori coinvolti non è ancora completa.

"Anche, per valutare l'effetto dell'attività umana sul clima, è necessario confrontare il clima attuale con quello dell'era preindustriale, il che significa che abbiamo bisogno di una rappresentazione accurata delle condizioni preindustriali, comprese le particelle di aerosol e le loro fonti, "Clémence Rose, dice l'autore principale di un articolo sulle osservazioni della formazione di cluster indotta da ioni biogeni nell'atmosfera recentemente pubblicato.

Acido solforico, la cui produzione è in larga misura legata ad attività antropiche, è stato comunemente accettato come essenziale nelle fasi iniziali della formazione di nuove particelle.

Però, la capacità dei vapori organici emessi dagli alberi, vapori biogeni, di formare anche particelle è stato recentemente evidenziato durante esperimenti condotti nella camera CLOUD del CERN. Questi risultati suggeriscono che tale processo potrebbe aver dominato la formazione di nuove particelle nell'era preindustriale, quando le concentrazioni di acido solforico erano molto più basse.

"Mentre gli esperimenti in camera consentono indagini dettagliate sui singoli meccanismi e possono anche imitare bene le osservazioni atmosferiche, non possono riprodurre completamente la complessità dell'atmosfera reale", dice Clémence Rose.

Formazione di aerosol da alberi che emettono:dal laboratorio al campo

A seguito delle suddette osservazioni al CERN, lo scopo del lavoro ora pubblicato era di indagare sulla presenza di formazione di cluster carichi da vapori biogenici nell'atmosfera.

Per quello, dati raccolti presso la stazione SMEAR II di Hyytiälä, Finlandia, con un setup strumentale all'avanguardia sono stati analizzati, fornendo informazioni sia sulla dimensione e sulla concentrazione delle particelle a grappolo, sia sulla loro composizione chimica. Un focus specifico è stato posto sulla formazione dei cluster serali, che si verificano in condizioni che assomigliano a quelle degli esperimenti della camera CLOUD nelle immediate vicinanze. Come notato in precedenza in CLOUD, è stato anche dimostrato che i vapori biogenici dominano le prime fasi della formazione di ammassi carichi durante gli eventi serali osservati a Hyytiälä.

Nello specifico, i vapori derivanti dall'ossidazione dei monoterpeni, il principale vapore biogeno emesso nella foresta boreale, da ozono si sono dimostrati i più efficienti nel formare e far crescere i cluster fino a 6 nanometri dopodiché la loro crescita è stata interrotta a causa della mancanza di fotochimica e di vapori essenziali la sera.

Però, questi risultati non precludono la possibilità per gli ammassi atmosferici di crescere ulteriormente, fino a dimensioni in cui possono aiutare la formazione di nubi, in un sistema dominato da vapori biogenici quando la fotochimica è attiva e produce abbastanza vapori necessari per sostenere la crescita delle particelle.

"Valutare l'effetto di tali percorsi di formazione dei cluster su scala globale richiederà osservazioni multiple, e questo lavoro pionieristico dovrebbe incoraggiare studi simili, inclusa ad esempio l'analisi degli eventi di formazione di cluster diurni rilevati in ambienti incontaminati come ad es. la foresta amazzonica, "dice Clémence Rose.