Geheimnis Zutat Einflüsse Wolkenbildung

Die schlechten Nachrichten über Wolken: Wir wissen noch weniger über sie, als wir dachten, dass wir das gemacht haben.

Die gute Nachricht: wir möglicherweise auf dem Weg zu ihnen herauszufinden.

Eine neue Cloud-Kammer, die künstliche Luft enthält und verwendet einen Teilchenstrahl, um kosmische Strahlung zu imitieren hat ergeben, dass die Wolkenbildung in der unteren Atmosphäre umfasst mindestens einen Inhaltsstoff noch unerforscht. Das Experiment hat jedoch auch einige chemische Fingerabdrücke entdeckt, die Forscher der Geheimnis-Dampf auf die Spur helfen können. [Fotos von der Wolkenkammer]

Die Ergebnisse sind wichtig, weil Wolken und deren Vorläufern, Aerosole, die größten Quellen der Unsicherheit in der Klima-Wandel-Modelle sind. Forscher wissen, dass die Treibhausgas-Emissionen die Erde erwärmen und Aerosolen und Wolken einige von diesen Effekt moderieren konnten, indem Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektiert. Aber diese Teilchen sind so schwer und schlecht verstanden, dass es schwierig, entfallen in Computermodellen des Klimas ist. Und jetzt sind Forscher lernen, über wie wenig sie in erster Linie über Wolkenbildung wusste, sagte Studie Forscher Jasper Kirkby, ein Teilchenphysiker an das Laboratorium für Teilchenphysik CERN in der Schweiz.

"Wir wissen noch weniger über Aerosole, als wir dachten, dass wir das gemacht haben," sagte Kirkby LiveScience. "So hatten wir Probleme vor und jetzt haben wir größere Probleme."

Kontrollierte Kammer

Kirkby führt das CLOUD-Experiment am CERN, die eingerichtet ist, zu untersuchen, ob kosmische Strahlung (subatomaren Teilchen aus dem Weltraum, die auf die Erdatmosphäre herabregnen) Wolkenbildung beeinflussen.

Er und seine Kollegen simulieren die Bildung von feinen Partikeln bekannt als Aerosole in einer riesigen Wolke aus Stahl gefertigt. Aerosole sind die Samen von Wolken: Wenn sie groß genug wachsen, kondensiert Wasserdampf um sie herum. Nicht genug, und Sie bekommen von bewölktem Himmel.

Die Forscher regelmäßig Luft in der Kammer nicht verwenden, weil er genug, um die Unreinheiten gereinigt werden kann nicht, sagte Kirkby. Stattdessen machen sie ihre eigenen Luft aus flüssigen Stickstoff und flüssigen Sauerstoff. Der Wasserdampf in der Kammer verwendet wird gereinigt in einer State-of-the-Art-Luftreiniger, fügte er hinzu, aber auch das ist nicht sauber genug. Die Forscher werden schon bald ihr eigenes Wasser über chemische Reaktionen sowie Synthese.

Die Temperatur im Inneren der Kammer kann auf die Hundertstel Grad, so dass Kirkby und seinen Kollegen um jeden Bereich der Atmosphäre zu simulieren gesteuert werden. Sie verwenden einen Strahl von Teilchen vom CERN Proton Synchrotron-Beschleuniger, um der kosmischen Strahlung zu simulieren. Glasfaser-UV-Licht steht für die Sonne.

"Es ist eher wie das Kochen", sagte Kirkby. "Wir füllen Sie den Topf – Kammer – mit Zutaten, die wir wollen, wir stellen Sie die Temperatur, die wir wollen, und dann wir sehen."

Machen es Regen

Mit diesem Set-up Kirkby und sein Forschungsteam simuliert Aerosol Keimbildung oder das clustering von Molekülen in der Atmosphäre in Form von Aerosolen. Sie fanden bald, daß ihre zwei wahrscheinliche Kandidaten für die Keimbildung, Schwefelsäure und Ammoniak, der Anpfiff kann nicht für die Menge der Keimbildung gesehen in der unteren Atmosphäre, die innerhalb von etwa 0,6 Meilen (1 km) liegt an der Erdoberfläche.

Die Höhe der Keimbildung gesehen in der Kammer "zwischen einem Zehntel und ein Tausendstel dessen, was in der unteren Atmosphäre gesehen wird", sagte Kirkby. "Es ist klar, dass etwas fehlt."

Empfindliche Messungen legen jedoch nahe, dass Spuren von organische Dämpfe, die aus der Umgebungsluft ausgelaufen, die Keimbildung trugen. Das gibt Forscher einen Ausgangspunkt für die Jagd nach dem Geheimnis-Element.

Die Forscher haben auch herausgefunden, dass ihre mock kosmische Strahlung Keimbildung um den Faktor 10, kosmische Strahlung auch vorschlagen Schub Wolkenbildung stimuliert. Das ist kein Beweis, dass kosmische Strahlung Klima beeinflussen, Kirkby sagte, aber es die Möglichkeit offen lassen.

"Das bedeutet, dass man über die Wirkung der Sonne auf diese kleinen Teilchen zu denken", sagte Owen Toon, einem atmosphärischen Wissenschaftler an der University of Colorado, Boulder, wer nicht an der Forschung beteiligt war. Toon das Experiment namens "wirklich beeindruckend."

"Keimbildung ist die nervigsten Prozess in der Atmosphäre, weil es unglaublich empfindlich auf Temperatur ist," sagte Toon LiveScience. "Es ist ein sehr sensibler Prozess, der sehr theoretisch arbeiten erschwert. Es ist sehr schwierig, auf experimentell zu arbeiten. "

Die Forschung nicht in Frage stellen die grundlegende Wissenschaft der Treibhausgas Erwärmung, Kirkby betonte, ist aber eher eine Facette der Forschung verfeinert. Klimamodelle prognostizieren derzeit eine Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur von 3 bis 7 Grad Celsius (2 bis 4 Grad Celsius) bis zum Jahr 2100.

Die Daten generiert durch das CLOUD-Experiment (CLOUD steht für "Cosmics verlassen Outdoor-Tröpfchen") feed in globalen Modelle der Aerosolbildung, Kirkby, sagte, die wiederum in globalen Klimamodellen durchführt wird.

"Es ist ein Teil des Puzzles, und man könnte sagen, es verleiht das Verständnis für das große Bild," sagte er. "Aber es widerlegt in keiner Weise die anderen Stücken."

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