Fig. 1. Descrizione schematica delle interazioni aerosol-PBL con lo strato di aerosol di assorbimento al di sotto di RL, strato di aerosol di assorbimento sopra RL, strato di aerosol puramente dispersivo al di sotto di RL, e strato di aerosol puramente dispersivo sopra RL. Credito:XIN Jinyuan
Strato limite planetario atmosferico (PBL), chiamato anche strato limite atmosferico, è la regione della bassa troposfera in cui la superficie terrestre influenza fortemente la temperatura, umidità e vento attraverso il turbolento trasferimento della massa d'aria. Il PBL controlla la dispersione degli inquinanti atmosferici ed è strettamente correlato alla vita umana.
Precedenti studi hanno dimostrato che il feedback positivo di aerosol e PBL è un fattore importante negli episodi di foschia. Però, il ruolo dei diversi tipi di aerosol (dispersione e assorbimento) nello sviluppo di PBL rimane poco chiaro.
"Abbiamo scoperto che l'aerosol a volte agisce come una stufa, una cupola e persino un ombrello sul PBL, a seconda delle sue proprietà ottiche e delle altitudini." Ha detto il Prof. Xin Jinyuan dell'Istituto di Fisica dell'Atmosfera (IAP) dell'Accademia Cinese delle Scienze.
In uno studio pubblicato di recente su Lettere di ricerca geofisica , Il Prof. Xin e il Prof. Scot T. Martin dell'Università di Harvard hanno costruito il modello di stufa ad aerosol, cupola, ed effetti ombrello utilizzando un modello di simulazione a grandi vortici incorporato con le osservazioni di una tipica giornata meteorologica stagnante.
PBL comprende una struttura dal basso verso l'alto di uno strato limite stabile vicino alla superficie (SBL), uno strato residuo (RL), e uno strato di inversione capping (CIL) durante le ore notturne; e uno strato limite di convezione (CBL) e un CIL durante il giorno.
"Abbiamo scoperto che l'aumento della concentrazione di aerosol di assorbimento al di sotto di RL ha riscaldato fortemente la bassa atmosfera, indotto il trascinamento, e promosso lo sviluppo del PBL. Lo chiamiamo effetto stufa aerosol, " ha detto il prof. Xin.
Fig. 2 Schema schematico per l'applicazione della stufa aerosol, cupola, ed effetto ombrello durante gli eventi nebulosi NCP. (a) Scenario di trasporto meridionale della regione NCP. (b) Processo di formazione della foschia interpretato da "doppie inibizioni". Credito:XIN Jinyuan
Per lo strato di aerosol di assorbimento sopra RL, secondo lo studio, l'aumento della concentrazione di aerosol che intrappola più radiazione solare ha fortemente riscaldato lo strato di inversione di temperatura. Ciò ha rafforzato l'intensità dell'inversione e ha mostrato una forte inibizione su PBL. Questo è chiamato effetto cupola poiché agisce come un coperchio per impedire lo sviluppo di PBL.
Nei casi di aerosol puramente dispersivo, la soppressione di PBL dipende dal carico di aerosol piuttosto che dall'altezza dello strato di aerosol, quindi l'aerosol è come un ombrello che riflette la radiazione solare nello spazio esterno.
I risultati rivelano che esiste un'altezza di transizione, al di sopra del quale l'aerosol di assorbimento domina la soppressione di PBL (effetto cupola> effetto ombrello in alto) e al di sotto della quale è più importante l'aerosol puramente disperdente (effetto ombrello di superficie> effetto stufa). Questa altezza di transizione è strettamente correlata all'altezza RL.
Questi risultati forniscono riferimenti scientifici per le strategie di controllo dell'inquinamento. È necessario controllare rigorosamente le attività di combustione che producono una grande quantità di inquinanti di assorbimento (ad es. black carbon e brown carbon) nell'area di bolina a sud della pianura della Cina settentrionale (NCP) per evitare l'effetto cupola.
Per il PCN locale, misure quali la restrizione dei veicoli e la desolforazione della combustione del carbone dovrebbero essere rafforzate in modo speciale per ridurre l'emissione di aerosol di dispersione e dei suoi precursori gassosi (ad es. anidride solforosa e ossido nitrico) per eliminare l'effetto ombrello superficiale.
