Le particelle ultrafini influiscono sia sulla salute che sul clima. Nelle aree urbane, il traffico stradale è considerato la fonte principale delle piccole particelle. Però, una campagna di misurazione a lungo termine dei ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) al di fuori delle città ha ora rivelato una fonte che colpisce particolarmente il clima regionale:le moderne centrali elettriche a carbone. Nel Bollettino dell'American Meteorological Society , i ricercatori riferiscono come le emissioni delle centrali elettriche influenzino la formazione di particelle ultrafini e quale impatto hanno queste particelle sul clima.

Sebbene le particelle ultrafini (UFP) abbiano un diametro inferiore a 100 nm, hanno un enorme impatto sui processi ambientali:"Offrono superfici per reazioni chimiche nell'atmosfera o possono influenzare le proprietà delle nuvole e delle precipitazioni come nuclei di condensazione, " afferma Wolfgang Junkermann dell'Istituto di meteorologia e ricerca sul clima (IMK) del KIT. Per studiare l'esistenza e le distribuzioni di UFP, il fisico ambientale, insieme ai colleghi australiani, ha effettuato voli di misurazione in tutto il mondo negli ultimi quindici anni. Le misurazioni hanno riguardato anche l'atmosfera al di fuori degli hotspot urbani, in particolare le regioni con un cospicuo andamento delle precipitazioni. In natura aperta, ad esempio, incendi boschivi, tempeste di polvere o eruzioni vulcaniche producono particelle fini, ma per lo più non nell'intervallo dei nanometri. I ricercatori sul clima hanno scoperto che anche le concentrazioni di UFP aumentano costantemente in molte aree remote e che il nuovo, le particelle aggiuntive non sono di origine naturale.

Nel corso dei suoi voli di misura, Junkermann ha scoperto che queste particelle sono emesse da centrali elettriche a carbone e raffinerie. "La pulizia dei gas di scarico avviene in condizioni ottimali per la nuova formazione di particelle. L'ammoniaca viene aggiunta ai gas di scarico per convertire gli ossidi di azoto in acqua e azoto innocui". Poiché questa ammoniaca è disponibile nel giusto rapporto di miscelazione per la formazione di particelle, le concentrazioni nei gas di scarico sono estremamente elevate. Dopo l'emissione a 200 – 300 m di altezza, le particelle molto piccole possono diffondersi su diverse centinaia di chilometri a seconda delle condizioni meteorologiche e climatiche nell'atmosfera:"I processi meteorologici svolgono un ruolo importante per i modelli temporali e spaziali dell'UFP, " dice Junkermann. Durante la notte, i pennacchi possono disperdersi in un sottile, strato altamente concentrato. "Vicino al suolo, lo strato inferiore è raffreddato, mentre l'aria più calda rimane al di sopra." Questa stratificazione stabile (inversione) può essere interrotta dal riscaldamento indotto dal sole solo la mattina successiva. Quindi, le particelle vengono nuovamente miscelate fino alla superficie del terreno. Là, le concentrazioni possono aumentare fino a due ordini di grandezza per un breve periodo. "Questo si traduce in vere e proprie esplosioni, i cosiddetti eventi particellari, " spiega il ricercatore.

Se queste particelle entrano nelle nuvole come nuclei di condensazione, le singole gocce di nuvola inizialmente diventeranno più piccole e ci vorrà più tempo per formare una goccia di pioggia. Di conseguenza, la distribuzione spaziale e temporale e l'intensità delle precipitazioni sono influenzate. "Questo non si traduce necessariamente in meno precipitazioni, le particelle possono persino intensificare gli eventi di pioggia estrema. Il vento determina dove questo accade".

Per i voli di misura, i ricercatori del clima hanno utilizzato il più piccolo aereo di ricerca con equipaggio sviluppato dal KIT in tutto il mondo. Il laboratorio volante è dotato di strumenti e sensori altamente sensibili che misurano le particelle di polvere, tracce di gas, temperatura, umidità, vento, e bilanci energetici. Junkermann e i suoi colleghi hanno quindi confrontato questi dati con osservazioni meteorologiche e modelli di dispersione e trasporto. "In questo modo, abbiamo scoperto che le centrali elettriche fossili sono diventate nel frattempo le più forti fonti individuali di particelle ultrafini in tutto il mondo. Influenzano massicciamente i processi meteorologici e possono causare eventi meteorologici estremi".