Atmosfääriaerosooli mõju globaalsele kliimale

Ülle Kikas

otsene mõju    kaudne mõju pilvedele  kaudne mõju turbulentsile  aerosool vs. kasvuhoonegaasid 

Aerosool mõjutab maakera kiirguslikku tasakaalu ja selle kaudu ka globaalset kliimat. Aerosool mõjub otseselt, hajutades ja neelates päikesekiirgust ning kaudselt, mõjutades pilvisust ja atmosfääri turbulentsi.

joonistas Ü. Kikas

Neeldumine ja hajumine aerosoolis nõrgendavad maapinnale jõudvat päikesekiirgust. Aerosoolikihi toimet kiirgusele  kirjeldavad  nõrgenemistegur ja aerosooli optiline paksus.

Päikesekiirguse neeldumise tõttu aerosoolis jõuab maapinnale  vähem kiirgust ja aerosool ise soojeneb. Suurimad kiirguse absorbeerijad on  osakesed, mis sisaldavad tahma (musta süsinikku) või pruunikaid rauaoksiide. Kiirgust neelava aerosooli peamised allikad on põlemisel eralduv tahm ja kõrbetolm. Tulekahjude suitsust ja liivatormidest tekkivad osakesed  suurendavad märgatavalt aerosooli optilist paksust. Vaata ka aerosooli optilist paksust kirjeldavaid satelliidipilte:

http://eosweb.larc.nasa.gov/HPDOCS/misr/misr_images/global_aerosols_ani.gif

http://www.knmi.nl/samenw/globe/plaatjes/mod470_Eur.gif

http://www.osdpd.noaa.gov/PSB/EPS/Aerosol/data/aerday.html

Päikesekiirguse  hajumise  tõttu aerosoolis suureneb tagasi maailmaruumi suunatava kiirguse hulk (tagasihajumine) ning pikeneb kiirguse teekond läbi atmosfääri (edasihajumine, mitmekordne hajumine). Hajumise iseloom sõltub osakeste keemilisest koostisest, suurusest ja kujust.  Linnaliste piirkondade ja tööstussaaste aerosool  põhjustab peamiselt kiirguse hajumist. Efektiivsed hajutajad on näiteks väävelhappe tilgakesed, mis tekivad õhku paisatud SO₂  baasil.

Aerosooli kaudne mõju pilvedele:

Aerosool mõjutab kliimat pilveomaduste  mõjutamise kaudu, sest aerosooliosakesed aktiveeruvad ja kasvavad pilvetilkadeks.  Mida rohkem on aktiveeruvaid aerosooliosakesi (pilvede kondensatsioonituumasid), seda rohkem pilvetilku tekib ja pilvetilgad on väiksemad, sest veeauru hulk atmosfääris on limiteeritud.

a) Väiksematest tilkadest koosnevad pilved on heledamad, sest nende peegeldustegur on suurem. Selliste pilvede ülemine kiht peegeldab rohkem päikesekiirgust tagasi maailmaruumi. Seega suurendab aerosooliosakeste arvu kasv pilvetippude albeedot, vähendades atmosfääri ja maapinnale jõudvat kiirgust.

b) kui aktiveeruvaid aerosooliosakesi on palju ja veeauru vähe, ei suuda pilvetilgad kasvada allasadamiseks vajaliku suuruseni (10 - 15 µm) ning suureneb mittesadavate pilvede hulk. Seega võib rohkem aerosooli põhjustada pilvisuse kasvu, mis omakorda nõrgendab maapinnale jõudvat kiirgust.

Enamik aerosooliefekte töötavad vastu kasvuhoonegaasidele ja pidurdavad kliima soojenemist, kuid absorbeeriv aerosool (peamiselt biomassi põlemisest tulev tahm)  tõukab globaalset kliimat soojenemisele nagu kasvuhoonegaasidki. Aerosooliefektide hinnangud on praegu veel väga ebatäpsed

Aerosooli kaudne mõju atmosfääri tsirkulatsioonile

Kiirgust neelav aerosoolikiht soojeneb, muutub "ujuvaks " ja tõuseb ülespoole. Atmosfääris tekib temperatuuri inversioon  (soojem õhukiht asub jahedama õhukihi kohal), mis  takistab vertikaalset tsirkulatsiooni ja mõjutab pilvede arengut. Selle efekti mõju kliimale on veel vähe uuritud.

Atmosfääris vaadeldakse sageli kõrbeliivast tekkinud aerosooliosakeste kihte, mis püsivad pikka aega 2 - 5 km kõrgusel. Sahhaara kõrbe aerosool ületab pidevalt Atlandi ookeani ja sadeneb maha Lõuna- ja Kesk-Ameerika metsade kohal. Gobi kõrbe liivatormidest lähtuv aerosool ületab aga sageli Vaikset ookeani.