Laboratório de vôo maciço revela segredos de como a vida marinha afeta o sistema de nuvens

A visão de uma aeronave de pesquisa DC-8 voando através da camada limite do oceano afeta processos como a formação de nuvem parcial na atmosfera perto da superfície do oceano. Crédito: Sam Hall

A vida do oceano ajuda a criar nuvens, mas as nuvens existentes ajudam a manter as novas na baía

Fique na costa do mar e pegue um grande pedaço de spray de sal, você sentirá o leve cheiro do mar. Esse cheiro maduro, quase podre? É enxofre.

O plâncton marinho respira 20 milhões de toneladas de enxofre no ar a cada ano, principalmente na forma de sulfeto de dimetila (DMS). No ar, este produto químico se transforma em enxofre Ácido, Dando base para a formação de gotículas e ajudando na formação de nuvens. Ao nível dos oceanos do mundo, este processo afeta todo o clima.

Mas uma nova pesquisa da Universidade de Wisconsin-Madison, da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional e outros revelam que um terço do DMS emitido do oceano não ajuda a criar novas nuvens porque está perdido dentro das nuvens. As novas descobertas podem mudar significativamente a compreensão predominante de como a vida marinha afeta as nuvens e mudar a forma como os cientistas prevêem como a formação de nuvens responderá às mudanças nos oceanos.

O primeiro autor do estudo, Gordon Novak, filmou com o equipamento de sensibilidade química da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional usado no estudo. Crédito: Cortesia de Garden Novak

As nuvens desempenham um papel importante no clima global, refletindo a luz solar de volta ao espaço e controlando as chuvas. Para compreender os efeitos das mudanças climáticas, é necessário prevê-los com precisão.

“Acontece que essa história sobre a formação de nuvens está realmente incompleta”, disse Tim Bertram, professor de química da UW-Madison e autor sênior do novo relatório. “Nos últimos três ou quatro anos, por meio de experimentos de laboratório e experimentos de campo em grande escala, questionamos partes dessa história. Agora podemos conectar melhor os pontos entre como você cria essas partículas que emitem do oceano e promovem a formação de nuvens .

Gordon Novak, um estudante de graduação da UW-Madison, juntamente com colaboradores de outras 13 empresas, desenvolveu a análise, que foi publicada em 11 de outubro de 2021. Processos da Academia Nacional de Ciências.

Há alguns anos, essa equipe de colaboradores liderada por Patrick Vers no NOAA, a caminho do ácido sulfúrico, DMS tornou-se pela primeira vez uma molécula chamada HPMTF, que ainda não foi identificada. Para o novo estudo, a equipe usou NASAA aeronave se encheu de equipamentos para capturar medições detalhadas desses produtos químicos dentro das nuvens e em mar aberto sob o céu ensolarado.

“Esta é uma grande aeronave DC-8. É um laboratório voador.

A partir dos dados aéreos, a equipe descobriu que o HPMTF se dissolve instantaneamente nas gotículas de água das nuvens existentes, o que remove permanentemente o enxofre do processo nuclear da nuvem. Em áreas sem nuvens, alto HPMTF é convertido em ácido sulfúrico para formar novas nuvens.

Liderado por colaboradores de Florida State University, A equipe calculou essas novas medições em um grande modelo global de química atmosférica marinha. Eles descobriram que 36% do enxofre do DMS é perdido para as nuvens dessa forma. Outros 15% do enxofre são perdidos em outros processos, então o resultado é que menos da metade do enxofre do plâncton marinho liberado se torna DMS, ajudando a focar nas nuvens.

“Essa perda de enxofre para as nuvens reduz a taxa de formação de pequenas partículas, portanto, reduz a taxa de formação dos núcleos das nuvens. O impacto sobre o brilho das nuvens e outras propriedades devem ser exploradas no futuro”, disse Bertram.

Até recentemente, os pesquisadores frequentemente ignoravam os efeitos das reações químicas em mares de nuvens porque era difícil obter bons dados da camada de nuvens. Mas o novo estudo mostra o poder das ferramentas certas para obter esses dados e as funções significativas que as nuvens podem desempenhar, afetando até mesmo os processos de formação de nuvens.

“Esse trabalho realmente reabriu essa área da química marinha”, diz Bertram.

Nota: “A rápida remoção de produtos antioxidantes de sulfeto de dimetila restringe a produção de SO e compostos de nuvem na atmosfera marinha” Gordon A. Novak, Charles H .. Lute, Christopher D. Joel A. Thornton, Glenn M. Wolf, Michael b. Kanako Sekimoto, d. Paul Pui, Jonathan Dean-Day, Glenn S. Diskin, Joshua b. Digangi, John b. Novak, Richard H .. Moore, Elizabeth b. Wiggins, Edward L. Winstead, Claire Robinson, k. Lee Thornhill, Kevin J. Sanchez, Samuel R.; Hall, Kirk Woolmann, Maximilian Dolner, Bernard Ventier, Donald R. Blake e Timothy H. Bertram, 11 de outubro de 2021, Processos da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073 / pnas.2110472118

Este trabalho foi apoiado pela National Science Foundation (concessões GEO AGS 1822420 e CHE 1801971), NASA (concessões 80NSSC19K1368 e NNX16AI57G) e o Departamento de Agricultura dos EUA (concessão CA-D-LAW-2481-H).