Phòng thí nghiệm bay khổng lồ khám phá bí mật về cách sinh vật biển ảnh hưởng đến sự hình thành đám mây

Xem từ Máy bay Nghiên cứu DC-8

Quang cảnh từ máy bay nghiên cứu DC-8 khi bay qua lớp ranh giới biển, phần khí quyển gần với bề mặt đại dương, nơi đại dương ảnh hưởng đến các quá trình như hình thành mây. Tín dụng: Sam Hall

Cuộc sống đại dương giúp tạo ra những đám mây, nhưng những đám mây hiện tại vẫn giữ những cái mới ở Vịnh

Đứng trên bờ biển và hít một hơi thật mạnh bình xịt muối và bạn sẽ ngửi thấy mùi hương hăng hắc không thể nhầm lẫn của biển. Đó là mùi chín, gần như thối rữa? Đó là lưu huỳnh.

Sinh vật phù du biển hít thở hơn 20 triệu tấn lưu huỳnh vào không khí mỗi năm, chủ yếu ở dạng dimethyl sulfide (DMS). Trong không khí, hóa chất này có thể chuyển hóa thành sulfuric axit, giúp tạo ra các đám mây bằng cách tạo ra một vị trí cho các giọt nước hình thành. Trên quy mô của các đại dương trên thế giới, quá trình này ảnh hưởng đến toàn bộ khí hậu.

Nhưng nghiên cứu mới của Đại học Wisconsin – Madison, Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia và những người khác cho thấy rằng hơn một phần ba DMS phát ra từ biển không bao giờ có thể giúp hình thành các đám mây mới vì chính nó đã bị mất vào các đám mây. Phát hiện mới làm thay đổi đáng kể hiểu biết hiện nay về cách sinh vật biển ảnh hưởng đến các đám mây và có thể thay đổi cách các nhà khoa học dự đoán cách hình thành đám mây phản ứng với những thay đổi trong đại dương.

Gordon Novak

Tác giả đầu tiên của nghiên cứu Gordon Novak đã chụp ảnh bằng thiết bị cảm biến hóa học của Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia được sử dụng trong nghiên cứu. Tín dụng: Được sự cho phép của Gordon Novak

Bằng cách phản xạ ánh sáng mặt trời trở lại không gian và kiểm soát lượng mưa, các đám mây đóng vai trò quan trọng trong khí hậu toàn cầu. Dự đoán chính xác chúng là điều cần thiết để hiểu được tác động của biến đổi khí hậu.

Tim Bertram, giáo sư hóa học của UW – Madison và là tác giả cấp cao của báo cáo mới cho biết: “Hóa ra câu chuyện về sự hình thành đám mây này thực sự chưa hoàn chỉnh. “Trong ba hoặc bốn năm qua, chúng tôi đã đặt câu hỏi về các phần của câu chuyện đó, cả thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và các thí nghiệm hiện trường quy mô lớn. Giờ đây, chúng tôi có thể kết nối tốt hơn các dấu chấm giữa những gì phát ra từ đại dương và cách bạn hình thành những hạt này khuyến khích hình thành đám mây ”.

Với các cộng tác viên từ 13 tổ chức khác, Gordon Novak, một sinh viên tốt nghiệp tại UW – Madison, đã xây dựng bản phân tích được xuất bản ngày 11 tháng 10 năm 2021, trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Một vài năm trước, nhóm cộng tác này, dẫn đầu bởi Patrick Veres tại NOAA, đã phát hiện ra rằng trên đường trở thành axit sulfuric, DMS lần đầu tiên biến thành một phân tử được gọi là HPMTF, chưa từng được xác định trước đây. Đối với nghiên cứu mới, nhóm đã sử dụng NASA– máy bay có đầy đủ thiết bị, được trang bị năng lượng để ghi lại các phép đo chi tiết của các chất hóa học này trên đại dương mở cả bên trong các đám mây và dưới bầu trời đầy nắng.

“Đây là một chiếc máy bay DC-8 đồ sộ. Đó là một phòng thí nghiệm bay. Về cơ bản, tất cả các ghế đã được loại bỏ, và thiết bị đo hóa học rất chính xác đã được đưa vào cho phép nhóm đo lường, ở nồng độ rất thấp, cả các phân tử phát ra trong khí quyển và tất cả các chất trung gian hóa học, ”Bertram nói.

Từ dữ liệu chuyến bay, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng HPMTF dễ dàng hòa tan vào các giọt nước của các đám mây hiện có, điều này sẽ loại bỏ vĩnh viễn lưu huỳnh đó khỏi quá trình hình thành đám mây. Ở những khu vực không có mây, nhiều HPMTF sống sót hơn sẽ trở thành axit sulfuric và giúp hình thành những đám mây mới.

Được dẫn dắt bởi các cộng tác viên từ Đại học bang Florida, nhóm nghiên cứu đã tính toán những phép đo mới này trong một mô hình hóa học khí quyển đại dương lớn, toàn cầu. Họ phát hiện ra rằng 36% lượng lưu huỳnh từ DMS bị mất vào các đám mây theo cách này. 15% lưu huỳnh khác bị mất qua các quá trình khác, vì vậy kết quả là ít hơn một nửa lượng lưu huỳnh giải phóng sinh vật phù du biển do DMS có thể giúp tạo ra các đám mây.

“Sự mất lưu huỳnh này vào các đám mây làm giảm tốc độ hình thành của các hạt nhỏ, do đó nó làm giảm tốc độ hình thành của chính các hạt nhân đám mây. Bertram cho biết tác động lên độ sáng của đám mây và các đặc tính khác sẽ phải được khám phá trong tương lai.

Cho đến gần đây, các nhà nghiên cứu đã phần lớn bỏ qua ảnh hưởng của các đám mây đối với các quá trình hóa học trên đại dương, một phần là do rất khó để có được dữ liệu tốt từ lớp mây. Nhưng nghiên cứu mới cho thấy cả sức mạnh của các công cụ phù hợp để lấy dữ liệu đó và các vai trò quan trọng mà các đám mây có thể thực hiện, thậm chí ảnh hưởng đến các quá trình hình thành chính các đám mây.

Bertram nói: “Công trình này đã thực sự mở lại lĩnh vực hóa học biển này.

Tham khảo: “Việc loại bỏ đám mây nhanh chóng của các sản phẩm oxy hóa dimethyl sulfide hạn chế tạo ra hạt nhân SO và đám mây ngưng tụ trong khí quyển biển” Gordon A. Novak, Charles H. Fite, Christopher D. Holmes, Patrick R. Veres, J. Andrew Neuman, Ian Faloona , Joel A. Thornton, Glenn M. Wolfe, Michael P. Vermeuel, Christopher M. Jernigan, Jeff Peischl, Thomas B. Ryerson, Chelsea R. Thompson, Ilann Bourgeois, Carsten Warneke, Georgios I. Gkatzelis, Mathew M. Coggon, Kanako Sekimoto, T. Paul Bùi, Jonathan Dean-Day, Glenn S. Diskin, Joshua P. DiGangi, John B. Nowak, Richard H. Moore, Elizabeth B. Wiggins, Edward L. Winstead, Claire Robinson, K. Lee Thornhill , Kevin J. Sanchez, Samuel R. Hall, Kirk Ullmann, Maximilian Dollner, Bernadett Weinzierl, Donald R. Blake và Timothy H. Bertram, ngày 11 tháng 10 năm 2021, Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
DOI: 10.1073 / pnas.2110472118

Công trình này được hỗ trợ một phần bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (cấp GEO AGS 1822420 và CHE 1801971), NASA (cấp 80NSSC19K1368 và NNX16AI57G) và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (cấp CA-D-LAW-2481-H).

Bạn cũng có thể thích

Menu