De lyseste solnedgangene, overskyet himmel og dagene hvor alle hoster har alle noe til felles: alt er på grunn av aerosoler, små partikler som svever i luften. Aerosoler kan være små dråper, støvpartikler, biter av fint svart karbon og andre stoffer som flyter i atmosfæren og endrer hele planetens energibalanse.
Aerosoler har en enorm innvirkning på planetens klima. Noen, som svart og brunt karbon, varmer opp jordens atmosfære, mens andre, som sulfatdråper, avkjøler den. Forskere mener at generelt sett avkjøler hele spekteret av aerosoler til slutt planeten litt. Men det er fortsatt ikke helt klart hvor sterk denne kjøleeffekten er og hvor mye den utvikler seg i løpet av dager, år eller århundrer.
Hva er aerosoler?
Begrepet "aerosol" er en samling av de mange typer små partikler som er suspendert i hele atmosfæren, fra dens ytterste kanter til planetens overflate. De kan være faste eller flytende, uendelig små eller store nok til å bli sett med det blotte øye.
"Primære" aerosoler, som støv, sot eller havsalt, kommer direkte fra planetens overflate. De blir løftet opp i atmosfæren av vindkast, svevet høyt opp i luften av eksploderende vulkaner, eller skutt ut av røykstabler og branner. "Sekundære" aerosoler dannes når forskjellige stoffer som flyter i atmosfæren - for eksempel organiske forbindelser frigjort av planter, dråper flytende syre eller andre materialer - kolliderer, noe som resulterer i en kjemisk eller fysisk reaksjon. Sekundære aerosoler, for eksempel, skaper disen som Great Smoky Mountains i USA er oppkalt fra.
Aerosoler slippes ut fra både naturlige og menneskeskapte kilder. For eksempel stiger støv fra ørkener, tørre elvebredder, tørre innsjøer og mange andre kilder. Atmosfæriske aerosolkonsentrasjoner stiger og faller med klimatiske hendelser; under kalde, tørre perioder i planetens historie, som den siste istiden, var det mer støv i atmosfæren enn under varmere perioder av jordens historie. Men mennesker har påvirket denne naturlige syklusen – noen deler av planeten har blitt forurenset av produktene fra våre aktiviteter, mens andre har blitt for våte.
Havsalt er en annen naturlig kilde til aerosoler. De blåses ut av havet av vind og sjøsprøyt og har en tendens til å fylle de nedre delene av atmosfæren. I motsetning til dette kan noen typer svært eksplosive vulkanutbrudd skyte partikler og dråper høyt opp i den øvre atmosfæren, hvor de kan flyte i måneder eller til og med år, suspendert mange mil fra jordoverflaten.
Menneskelig aktivitet produserer mange forskjellige typer aerosoler. Forbrenning av fossilt brensel produserer partikler velkjent som klimagasser – dermed produserer alle biler, fly, kraftverk og industrielle prosesser partikler som kan samle seg i atmosfæren. Landbruket produserer støv så vel som andre produkter som aerosol-nitrogenprodukter som påvirker luftkvaliteten.
Generelt har menneskelige aktiviteter økt den totale mengden partikler som flyter i atmosfæren, og nå er det omtrent dobbelt så mye støv som det var på 19-tallet. Antallet svært små (mindre enn 2,5 mikron) partikler av et materiale som vanligvis refereres til som "PM2,5" har økt med omtrent 60 % siden den industrielle revolusjonen. Andre aerosoler, som ozon, har også økt, med alvorlige helsemessige konsekvenser for mennesker over hele verden.
Luftforurensning har vært knyttet til økt risiko for hjertesykdom, hjerneslag, lungesykdom og astma. Ifølge noen nyere estimater var fine partikler i luften ansvarlig for mer enn fire millioner for tidlige dødsfall på verdensbasis i 2016, og barn og eldre ble hardest rammet. Helserisikoen ved eksponering for fine partikler er høyest i Kina og India, spesielt i urbane områder.
Hvordan påvirker aerosoler klimaet?
Aerosoler påvirker klimaet på to hovedmåter: ved å endre mengden varme som kommer inn eller ut av atmosfæren, og ved å påvirke hvordan skyer dannes.
Noen aerosoler, som mange typer støv fra knuste steiner, er lyse i fargen og reflekterer til og med litt lys. Når solstrålene faller på dem, reflekterer de strålene tilbake fra atmosfæren, og hindrer denne varmen i å nå jordoverflaten. Men denne effekten kan også ha en negativ konnotasjon: utbruddet av Mount Pinatubo på Filippinene i 1991 kastet inn i den høye stratosfæren en mengde små lysreflekterende partikler som tilsvarte et område på 1,2 kvadratkilometer, som senere forårsaket en avkjøling av planeten som ikke stoppet på to år. Og vulkanutbruddet i Tambora i 1815 forårsaket uvanlig kaldt vær i Vest-Europa og Nord-Amerika i 1816, og det er grunnen til at det fikk kallenavnet "Året uten sommer" - det var så kaldt og dystert at det til og med inspirerte Mary Shelley til å skrive sin gotiske tekst. roman Frankenstein.
Men andre aerosoler, for eksempel små partikler av svart karbon fra brent kull eller ved, fungerer omvendt og absorberer varme fra solen. Dette varmer til slutt opp atmosfæren, selv om det kjøler ned jordoverflaten ved å bremse ned solstrålene. Generelt er nok denne effekten svakere enn kjølingen forårsaket av de fleste andre aerosoler – men den har absolutt en effekt, og jo mer karbonmateriale som samler seg i atmosfæren, jo mer varmes atmosfæren opp.
Aerosoler påvirker også dannelsen og veksten av skyer. Vanndråper smelter lett sammen rundt partikler, så en atmosfære rik på aerosolpartikler favoriserer skydannelse. Hvite skyer reflekterer innkommende solstråler, hindrer dem i å nå overflaten og varmer opp jorden og vannet, men de absorberer også varmen som hele tiden utstråles av planeten, og fanger den i den nedre atmosfæren. Avhengig av type og plassering av skyene kan de enten varme opp omgivelsene eller avkjøle dem.
Aerosoler har et komplekst sett med forskjellige påvirkninger på planeten, og mennesker har direkte påvirket deres tilstedeværelse, mengde og distribusjon. Og mens klimapåvirkningene er komplekse og varierende, er implikasjonene for menneskers helse klare: Jo flere fine partikler i luften, jo mer skader det menneskers helse.