Massive Flying Laboratory mengungkap rahasia bagaimana kehidupan laut memengaruhi pembentukan awan

Ocean Life membantu menciptakan awan, tetapi awan yang ada membuat awan baru tetap terkendali

Berdirilah di tepi laut dan hirup kabut garam dan Anda akan mencium aroma laut yang sangat menyengat. Bau yang matang dan hampir busuk itu? Itu adalah belerang.

Plankton laut menghirup lebih dari 20 juta ton belerang ke udara setiap tahun, sebagian besar dalam bentuk dimetil sulfida (DMS). Di udara, bahan kimia ini bisa berubah menjadi asam sulfat AC idyang membantu menciptakan awan dengan memberikan tempat bagi tetesan air untuk terbentuk. Pada skala laut, proses ini mempengaruhi seluruh iklim.

Namun, penelitian baru dari University of Wisconsin-Madison, National Oceanic and Atmospheric Administration, dan lainnya menunjukkan bahwa lebih dari sepertiga DMS yang dipancarkan oleh lautan tidak pernah dapat berkontribusi pada pembentukan awan baru karena hilang ke awan. diri. Temuan baru secara dramatis mengubah pemahaman yang berlaku tentang bagaimana kehidupan laut mempengaruhi awan dan dapat mengubah cara para ilmuwan memprediksi bagaimana pembentukan awan akan merespon perubahan di lautan.

Penulis utama studi, Gordon Novak, berfoto dengan peralatan penginderaan kimia Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional yang digunakan dalam penelitian ini. Kredit foto: Courtesy of Gordon Novak

Dengan memantulkan sinar matahari ke angkasa dan mengendalikan curah hujan, awan memainkan peran penting dalam iklim global. Memprediksi mereka secara akurat sangat penting untuk memahami dampak perubahan iklim.

“Ternyata sejarah pembentukan awan ini benar-benar tidak lengkap,” kata Tim Bertram, profesor kimia UW Madison dan penulis utama laporan baru tersebut. “Selama tiga atau empat tahun terakhir kami telah mempertanyakan bagian dari cerita itu, baik melalui eksperimen laboratorium maupun eksperimen lapangan skala besar. Sekarang kita dapat menghubungkan titik-titik antara apa yang dipancarkan dari lautan dan pembentukan partikel-partikel yang mendorong pembentukan awan ini dengan lebih baik.”

Dengan staf dari 13 institusi lain, Gordon Novak, mahasiswa PhD di UW-Madison, menyiapkan analisis yang dipublikasikan pada 11 Oktober 2021 di Prosiding National Academy of Sciences.

Beberapa tahun yang lalu, kelompok karyawan ini, yang dipimpin oleh Patrick Veres dari NOAA, menemukan bahwa dalam perjalanannya menuju asam sulfat, DMS pertama kali berubah menjadi molekul yang belum pernah diidentifikasi sebelumnya yang disebut HPMTF. Untuk studi baru, tim menggunakan NASAPesawat sendiri sarat dengan instrumen untuk melakukan pengukuran rinci bahan kimia ini di atas lautan terbuka, baik di dalam awan maupun di bawah langit yang cerah.

“Ini adalah pesawat DC-8 yang sangat besar. Ini adalah laboratorium terbang. Pada dasarnya, semua kursi telah dilepas dan instrumen kimia yang sangat tepat telah dipasang yang memungkinkan tim untuk mengukur molekul yang dipancarkan di atmosfer dan semua zat antara kimia pada konsentrasi yang sangat rendah, ”kata Bertram.

Dari data penerbangan, tim menemukan bahwa HPMTF mudah larut ke dalam tetesan air awan yang ada, secara permanen menghilangkan belerang ini dari proses nukleasi awan. Di daerah bebas awan, lebih banyak HPMTF yang bertahan untuk berubah menjadi asam sulfat dan membentuk awan baru.

Dipandu oleh karyawan Universitas Negeri Florida, tim memasukkan pengukuran baru ini ke dalam model global besar kimia atmosfer lautan. Mereka menemukan bahwa dengan cara ini 36% belerang dari DMS hilang ke awan. 15% belerang lainnya hilang melalui proses lain, sehingga kurang dari setengah plankton belerang yang dilepaskan sebagai DMS dapat berkontribusi pada nukleasi awan.

“Hilangnya belerang ke awan ini mengurangi laju pembentukan partikel kecil, yaitu laju pembentukan inti awan itu sendiri. Efek pada kecerahan awan dan sifat lainnya harus diteliti di masa depan,” kata Bertram.

Sampai saat ini, sebagian besar peneliti mengabaikan efek awan pada proses kimia di atas lautan, sebagian karena sulitnya mendapatkan data yang baik dari lapisan awan. Namun, studi baru menunjukkan kekuatan alat yang tepat untuk mendapatkan data ini dan peran penting yang dapat dimainkan oleh awan dan bahkan memengaruhi proses dari mana awan itu sendiri muncul.

“Pekerjaan ini benar-benar membuka bidang kimia kelautan ini,” kata Bertram.

Referensi: “Penghilangan awan yang cepat dari produk oksidasi dimetil sulfida membatasi pembentukan SO dan inti kondensasi awan di atmosfer laut” 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 Bui, 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 dan Timothy H. Bertram, 11 Oktober 2021, Prosiding National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073 / pnas.2110472118

Pekerjaan ini didukung sebagian oleh National Science Foundation (Grants GEO AGS 1822420 dan CHE 1801971), NASA (Grants 80NSSC19K1368 dan NNX16AI57G), dan Departemen Pertanian AS (Grant CA-D-LAW-2481-H).