Emissies van het regenwoud verbonden met de vorming van nieuwe deeltjes op grote hoogte

Schematische weergave van de vorming van nieuwe deeltjes uit isopreen in de bovenste troposfeer. Isopreen, dat door bossen wordt uitgestoten, wordt ’s nachts efficiënt naar de bovenste troposfeer getransporteerd via diepe convectieve wolken. Gedurende de dag drijven de oxidatieproducten van isopreen de vorming van hoge deeltjesconcentraties, die vervolgens invloed hebben op de wolkenvorming en het klimaat. Credit: Xu-Cheng He

Waarom zijn er zoveel nieuw gevormde aerosoldeeltjes in de bovenste troposfeer boven tropische gebieden zoals het Amazonegebied? Tropische bossen spelen een belangrijke rol in de wereldwijde klimaatregulering. Echter, de hoge concentraties nieuwe deeltjes boven deze gebieden hebben atmosferische wetenschappers de afgelopen 20 jaar in verwarring gebracht.

Een internationale studie, geleid door onderzoekers van de Universiteit van Helsinki, toont aan dat het antwoord mogelijk isopreen is. Isopreen is de meest voorkomende niet-methaan koolwaterstof die in de atmosfeer wordt uitgestoten, voornamelijk door vegetatie. De studie, gepubliceerd in Nature, onderzocht de vorming van nieuwe deeltjes uit isopreen in de bovenste troposfeer. De troposfeer is de laagste laag van de atmosfeer en strekt zich uit van de grond tot een hoogte van 18 km bij de evenaar.

Met experimenten uitgevoerd in de CLOUD-kamer bij CERN, wilden de onderzoekers bepalen of isopreen-geoxygeneerde organische moleculen (IP-OOM), die verbindingen zijn die ontstaan wanneer isopreen in de atmosfeer wordt geoxideerd, nieuwe deeltjes kunnen vormen onder boven-troposferische omstandigheden zoals temperaturen onder -30°C. Ze onderzochten ook hoe factoren zoals temperatuur, de aanwezigheid van sporenzuur en stikstofoxiden dit proces beïnvloeden.

Isopreen kan snelle deeltjesvorming stimuleren De onderzoekers ontdekten dat isopreen-geoxygeneerde organische moleculen snel nieuwe deeltjes kunnen vormen onder boven-troposferische omstandigheden. Voorheen werd gedacht dat isopreen een verwaarloosbare capaciteit had om deeltjes te vormen; deze studie toonde echter aan dat isopreen onder bepaalde omstandigheden snelle deeltjesvorming kan stimuleren. “Onze belangrijkste bevinding is dat de aanwezigheid van extreem lage concentraties zwavelzuur of jodiumzuur de deeltjesvorming dramatisch verbetert, en dit versnelt tot 100 keer sneller in vergelijking met wanneer alleen isopreen-geoxygeneerde organische stoffen aanwezig zijn. Deze bevindingen kunnen de hoge deeltjesconcentraties verklaren die op grote hoogte boven tropische gebieden zoals het Amazonegebied worden waargenomen,” legt Jiali Shen, postdoctoraal onderzoeker aan het Instituut voor Atmosferische en Aarde Systemen Onderzoek (INAR) van de Universiteit van Helsinki, uit.

Verhoogd begrip van wolkenvorming en klimaat Aerosoldeeltjes zijn belangrijk voor het klimaat omdat ze binnenkomende zonnestraling verstrooien en absorberen en wolkendruppels vormen door als wolkencondensatiekernen te fungeren. Deze recent gepubliceerde bevindingen kunnen aanzienlijke implicaties hebben voor ons begrip van wolkenvorming en klimaat. “Dit onderzoek verbindt de overvloedige isopreenemissies van tropische regenwouden met de deeltjesvorming in de bovenste troposfeer, en benadrukt een nieuw aspect van de interactie tussen bossen en de atmosfeer. Deze resultaten kunnen leiden tot verbeteringen in de atmosferische chemie en klimaatmodellen, waardoor onze mogelijkheid om klimaatverandering en de gevolgen ervan te voorspellen mogelijk wordt verbeterd,” zegt Xu-Cheng He, een van de hoofdonderzoekers van de studie.

“Deze studie benadrukt de complexe interacties tussen bossen, de atmosfeer en het klimaat. Dit toont aan hoe emissies van bomen verreikende effecten kunnen hebben op wolkenvorming en mogelijk op het wereldklimaat. Dit soort fundamenteel onderzoek is cruciaal voor het verbeteren van ons begrip van klimaatprocessen en onze mogelijkheid om klimaatverandering te voorspellen en te verminderen,” zegt professor Katrianne Lehtipalo van de Universiteit van Helsinki.