Kõige eredamad päikeseloojangud, pilvine taevas ja päevad, mil kõik köhivad, on ühised: kõik on aerosoolide, õhus hõljuvate pisikeste osakeste tõttu. Aerosoolid võivad olla pisikesed tilgad, tolmuosakesed, peene musta süsiniku killud ja muud ained, mis hõljuvad atmosfääris ja muudavad kogu planeedi energiabilanssi.
Aerosoolidel on tohutu mõju planeedi kliimale. Mõned, nagu must ja pruun süsinik, soojendavad Maa atmosfääri, teised, nagu sulfaadipiisad, jahutavad seda. Teadlased usuvad, et üldiselt jahutab kogu aerosoolide spekter lõpuks planeeti veidi. Kuid siiani pole täiesti selge, kui tugev see jahutav efekt on ja kui palju see päevade, aastate või sajandite jooksul areneb.
Mis on aerosoolid?
Mõiste "aerosool" on kõikehõlmav paljude väikeste osakeste jaoks, mis hõljuvad kogu atmosfääris, selle välimistest servadest kuni planeedi pinnani. Need võivad olla tahked või vedelad, lõpmata väikesed või piisavalt suured, et neid palja silmaga näha.
"Esmased" aerosoolid, nagu tolm, tahm või meresool, tulevad otse planeedi pinnalt. Need tõstetakse atmosfääri puhanguliste tuultega, tõusevad plahvatavad vulkaanid kõrgele õhku või lastakse välja suitsutornidest ja tulekahjudest. Sekundaarsed aerosoolid tekivad siis, kui erinevad atmosfääris hõljuvad ained – näiteks taimede poolt eralduvad orgaanilised ühendid, vedela happe tilgad või muud materjalid – põrkuvad, mille tulemuseks on keemiline või füüsikaline reaktsioon. Sekundaarsed aerosoolid tekitavad näiteks udu, mille järgi on saanud nimed Great Smoky Mountains Ameerika Ühendriikides.
Aerosoole eralduvad nii looduslikud kui ka inimtekkelised allikad. Näiteks tõuseb tolm kõrbetest, kuivadest jõekaldadest, kuivadest järvedest ja paljudest muudest allikatest. Atmosfääri aerosoolide kontsentratsioon tõuseb ja langeb koos ilmastikutingimustega; planeedi ajaloo külmadel ja kuivadel perioodidel, nagu viimane jääaeg, oli atmosfääris rohkem tolmu kui Maa ajaloo soojematel perioodidel. Kuid inimesed on seda looduslikku ringlust mõjutanud – mõned planeedi osad on meie tegevuse käigus tekkinud saasteainetest saastunud, teised aga liialt märjaks saanud.
Meresoolad on veel üks looduslik aerosoolide allikas. Neid puhub tuul ja merepihustus ookeanist välja ning kipuvad täitma atmosfääri madalamaid osi. Seevastu teatud tüüpi väga plahvatusohtlikud vulkaanipursked võivad osakesed ja tilgad kõrgele atmosfääri ülakihti paisata, kus need võivad hõljuda kuid või isegi aastaid, hõljudes Maa pinnast mitme miili kaugusel.
Inimtegevuse käigus tekib palju erinevaid aerosoole. Fossiilkütuste põletamisel tekivad kasvuhoonegaasidena tuntud osakesed – seega toodavad kõik autod, lennukid, elektrijaamad ja tööstusprotsessid osakesi, mis võivad atmosfääri koguneda. Põllumajandus toodab nii tolmu kui ka muid tooteid, nagu aerosoollämmastikutooted, mis mõjutavad õhukvaliteeti.
Üldiselt on inimtegevus suurendanud atmosfääris hõljuvate osakeste koguhulka ja praegu on tolmu umbes kaks korda rohkem kui 19. sajandil. Väga väikeste (alla 2,5 mikroni) osakeste arv materjalist, mida tavaliselt nimetatakse PM2,5-ks, on alates tööstusrevolutsioonist kasvanud ligikaudu 60%. Sagenenud on ka muud aerosoolid, näiteks osoon, millel on tõsised tagajärjed inimeste tervisele kogu maailmas.
Õhusaastet on seostatud südamehaiguste, insuldi, kopsuhaiguste ja astma suurenenud riskiga. Mõnede hiljutiste hinnangute kohaselt põhjustasid õhus leiduvad peenosakesed 2016. aastal üle nelja miljoni enneaegse surma kogu maailmas ning enim kannatasid lapsed ja vanurid. Peenosakestega kokkupuutest tulenevad terviseriskid on suurimad Hiinas ja Indias, eriti linnapiirkondades.
Kuidas aerosoolid kliimat mõjutavad?
Aerosoolid mõjutavad kliimat peamiselt kahel viisil: muutes atmosfääri siseneva või atmosfäärist väljuva soojushulka ning mõjutades pilvede moodustumist.
Mõned aerosoolid, nagu paljud killustiku tolm, on heledat värvi ja isegi kergelt peegeldavad valgust. Kui päikesekiired neile langevad, peegeldavad nad kiiri atmosfäärist tagasi, takistades selle soojuse jõudmist Maa pinnale. Kuid sellel mõjul võib olla ka negatiivne varjund: Pinatubo mäe purse Filipiinidel 1991. aastal paiskas kõrgesse stratosfääri väikese koguse valgustpeegeldavaid osakesi, mis võrdub 1,2 ruutmiili suuruse alaga. mis hiljem põhjustas planeedi jahenemise, mis ei peatunud kaks aastat. Ja Tambora vulkaanipurse 1815. aastal põhjustas 1816. aastal Lääne-Euroopas ja Põhja-Ameerikas ebatavaliselt külma ilma, mistõttu sai see hüüdnime "Suveta aasta" – see oli nii külm ja sünge, et inspireeris Mary Shelleyt isegi oma gooti kirjutama. romaan Frankenstein.
Kuid teised aerosoolid, nagu väikesed musta süsiniku osakesed põletatud söest või puidust, toimivad vastupidi, neelavad päikese soojust. Lõppkokkuvõttes soojendab see atmosfääri, kuigi jahutab Maa pinda, aeglustades päikesekiiri. Üldiselt on see mõju ilmselt nõrgem kui enamiku teiste aerosoolide põhjustatud jahtumine – aga kindlasti on sellel mõju ja mida rohkem süsinikmaterjali atmosfääri koguneb, seda rohkem atmosfäär soojeneb.
Aerosoolid mõjutavad ka pilvede teket ja kasvu. Veepiisad ühinevad kergesti osakeste ümber, nii et aerosooliosakeste rikas atmosfäär soodustab pilvede teket. Valged pilved peegeldavad sissetulevaid päikesekiiri, takistades nende jõudmist maapinnale ning soojendades maad ja vett, kuid neelavad ka planeedilt pidevalt kiirgavat soojust, püüdes selle atmosfääri madalamatesse kihtidesse. Olenevalt pilvede tüübist ja asukohast võivad need kas ümbrust soojendada või jahutada.
Aerosoolidel on planeedile mitmesuguseid erinevaid mõjusid ning inimesed on otseselt mõjutanud nende olemasolu, kogust ja levikut. Ja kuigi kliimamõjud on keerulised ja varieeruvad, on mõju inimeste tervisele selge: mida rohkem on õhus peenosakesi, seda rohkem kahjustab see inimeste tervist.