Atmosfir pra-industri mengandung lebih banyak partikel, dan awan yang lebih terang, dari yang kita duga sebelumnya. Ini adalah penemuan terbaru dari eksperimen CLOUD, sebuah kolaborasi antara ilmuwan 80 di laboratorium fisika partikel CERN di dekat Jenewa. Ini mengubah pemahaman kita tentang apa yang ada di atmosfer sebelum manusia mulai menambahkan polusi - dan seperti apa lagi di masa depan.
Sebagian besar butiran awan membutuhkan partikel udara kecil untuk bertindak sebagai "benih" untuk pembentukan dan pertumbuhannya. Jika awan memiliki lebih banyak biji ini, dan karena itu lebih banyak tetesan, ia akan tampak lebih terang dan mencerminkan lebih banyak sinar matahari dari permukaan bumi. Hal ini pada gilirannya bisa mendinginkan iklim. Oleh karena itu, memahami jumlah dan ukuran partikel di atmosfer sangat penting untuk memprediksi tidak hanya seberapa terang dan reflektifnya awan planet ini, tapi juga suhu globalnya.
Saat ini, sekitar setengah dari partikel ini berasal dari sumber alami. Itu termasuk debu dari tanah, gunung berapi, kebakaran hutan yang membuat jelaga, atau semprotan laut yang menguap di udara meninggalkan spesifikasi garam kecil di atmosfer.
Banyak partikel udara juga berakibat pada pembakaran bahan bakar fosil. Ini menghasilkan jelaga, tapi juga gas belerang dioksida yang dibuat menjadi asam sulfat di atmosfer. Serta menyebabkan hujan asam, molekul asam sulfat bisa tetap bersatu dan tumbuh menjadi partikel. Molekul lain suka amonia Seringkali membantu merekatkan molekul asam sulfat secara bersamaan, dan keseluruhan proses ini terbentuk sekitar setengah dari partikel penyemaian awan di atmosfer hari ini.
Grafik AWAN Percobaan di CERN juga baru-baru ini menemukan bahwa gas yang dipancarkan oleh pohon dapat tetap bersama untuk membuat benih baru untuk awan di atmosfer - tanpa memerlukan bantuan dari polutan lain seperti yang diperkirakan sebelumnya. Para ilmuwan mengira bahwa biji awan membutuhkan asam sulfat (sering dicampur dengan senyawa lain) atau molekul yodium untuk tetap bersama untuk memulai prosesnya.
Dalam studi lanjutan kami yang baru, yang dipublikasikan di PNAS, kami bekerja sama dengan ilmuwan CLOUD lainnya untuk mensimulasikan proses ini di atmosfer. Pekerjaan kami menunjukkan bahwa bahkan saat ini pohon menghasilkan sebagian besar biji awan di atas bagian hutan yang paling bersih di dunia.
Simulasi atmosfer sebelum pembakaran bahan bakar fosil dimulai dengan sungguh-sungguh dan revolusi industri dimulai (dalam ilmu iklim yang didefinisikan sebagai tahun 1750) memprediksi partikel lebih sedikit daripada yang ada saat ini. Dengan partikel yang lebih sedikit, awan bersih akan memantulkan sedikit energi matahari dan, mungkin secara kontra-intuitif, mereka akan tampak sedikit grayer.
Percobaan CLOUD
Kemampuan gas dari pohon (terpenes) membuat partikel pertama kali diusulkan kembali di 1960 untuk dijelaskan kabut biru terlihat di hutan di daerah terpencil. Banyak percobaan laboratorium sejak dikonfirmasi terpen bisa membantu form partikel baru, tapi sampai saat ini dipikirkan itu polutan lainnya seperti asam sulfat dibutuhkan.
Sebagian besar kemajuan yang lebih baru di bidang ini adalah berkat eksperimen CLOUD: silinder stainless steel, berdiameter sekitar tiga meter dan tingginya tiga meter. Gas disuntikkan ke dalam silinder, di mana mereka bereaksi seperti di atmosfer dan kemudian tetap bersatu untuk membuat partikel. Instrumen mutakhir menghitung molekul gas dan partikel di dalam ruangan. Kami mempelajari bagaimana jumlah partikel baru terbentuk setiap detik berubah saat kita meningkatkan jumlah gas lengket di dalam silinder.
Apa artinya ini bagi atmosfer?
Di atmosfer hari ini, ada banyak asam sulfat di sekitar itu sehingga sulit mengukur berapa banyak kontribusi lain untuk membentuk partikel baru, dan begitu juga ke awan. Namun simulasi baru kami dengan menggunakan hasil CLOUD menunjukkan bahwa terpen sangat penting dalam suasana bersih beberapa ratus tahun yang lalu. Pemodelan komputer menunjukkan bahwa perkiraan konsentrasi partikel di atmosfer pra-industri bersih harus ditingkatkan, sementara perkiraan konsentrasi hari ini sebagian besar tidak berubah.
Sulit untuk membuat prediksi yang akurat pada tahap awal ini karena tidak semua proses kimiawi yang rumit dipahami. Namun, hasil baru mungkin penting karena lebih banyak partikel di atmosfer berarti awan yang lebih reflektif dan iklim yang lebih sejuk.
Polusi masking perubahan iklim
Selama abad yang lalu, pendinginan karena meningkatnya jumlah partikel di atmosfer telah mengimbangi, atau bertopeng, beberapa pemanasan karena meningkatnya kadar karbon dioksida. Simulasi kami menunjukkan bahwa pendinginan ekstra ini mungkin tidak sekuat yang diperkirakan sebelumnya.
Baru-baru ini ada menjadi perhatian bahwa saat kami secara kolektif memperbaiki kualitas udara di seluruh dunia, dengan memancarkan partikel lebih sedikit ke atmosfer, kami juga akan mengurangi kapasitas partikel untuk bertindak sebagai benih awan dan memiliki efek pendinginan.
Sementara simulasi kami tetap tidak pasti, potensi pentingnya proses baru ini menunjukkan bahwa saat kita mengurangi polusi dari pembakaran dan sumber lainnya, senyawa alami sekali lagi menjadi lebih penting. Dengan membantu mengganti benih awan dari polusi udara, pohon mungkin bisa membantu kita membatasi kenaikan suhu global.
Tentang Penulis
Hamish Gordon, Anggota Peneliti di Ilmu Amosfir, University of Leeds
Cat Scott, Research Fellow in Atmospheric Science, University of Leeds
Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.
Buku terkait:
at Pasar InnerSelf dan Amazon
