Neerslag veroorzaakt explosies van natuurlijke nanodeeltjes die wolken boven het Amazone-regenwoud kunnen vormen

Een regenfront nadert het ATTO-onderzoeksstation in het Amazone-regenwoud.

Atmosferische aerosoldeeltjes zijn essentieel voor de vorming van wolken en neerslag, en beïnvloeden daarmee de energiebalans, de watercyclus en het klimaat van de aarde. De oorsprong van aerosoldeeltjes in de ongerepte lucht boven het Amazone-regenwoud tijdens het natte seizoen is echter slecht begrepen.

Een nieuwe studie, geleid door het Max Planck Instituut voor Chemie in Mainz, onthult dat regenval regelmatig uitbarstingen van nieuw gevormde nanopartikelen in de lucht boven het bomenkap induceert. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience.

Tijdens het natte seizoen in het Amazone-regenwoud komt er vaak zware regenval voor in de namiddag. Voor de ontwikkeling van wolken en neerslag zijn kleine luchtdeeltjes, bekend als wolkencondensatiekernen, vereist zodat waterdamp kan condenseren en wolkdruppels kan vormen. Maar wat zijn de oorsprongen van deze wolkencondensatiekernen?

Een internationaal onderzoeksteam uit Duitsland, Brazilië, Zweden en China heeft nu aangetoond dat regenval regelmatig uitbarstingen van nanopartikelen induceert die kunnen groeien om wolkencondensatiekernen te vormen.

De wetenschappers analyseerden uitgebreide langetermijnmetingen van aerosoldeeltjes, sporen-gassen en meteorologische gegevens van het Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), dat is uitgerust met geavanceerde instrumentatie en metingen tot 325 m hoog. Het observatorium is gelegen in het midden van het Amazone-regenwoud in Noord-Brazilië, ongeveer 150 kilometer ten noordoosten van Manaus, en wordt gezamenlijk geëxploiteerd door wetenschappers uit Duitsland en Brazilië.

Luiz Machado, de eerste auteur van de studie, legt uit: “Regenval verwijdert aerosoldeeltjes en introduceert ozon vanuit de atmosfeer in het bomenkap. Ozon kan vluchtige organische verbindingen die door planten worden uitgestoten, vooral terpenen, oxideren, en de oxidatieproducten kunnen de vorming van nieuwe deeltjes bevorderen, wat leidt tot tijdelijke uitbarstingen van nanopartikelen.”

Nanodeeltjesconcentraties zijn het hoogste net boven het bomenkap

De onderzoekers ontdekten dat de concentraties van nanopartikelen het hoogst zijn net boven het bomenkap en afnemen met toenemende hoogte. “Deze gradient blijft gedurende het natte seizoen bestaan, wat wijst op een continue deeltjesvorming in het bomenkap en een opwaartse flux van nieuw gevormde deeltjes die verder kunnen groeien door opname van laagvluchtige moleculen en kunnen dienen als wolkencondensatiekernen,” voegt Christopher Pöhlker, co-auteur en groepsleider aan het Max Planck Instituut voor Chemie, toe.

Onder de laagvluchtige moleculen die betrokken zijn bij de vorming en groei van natuurlijke nanopartikelen in de atmosfeer, bevinden zich organische verbindingen die zuurstof en stikstof bevatten, die worden gevormd bij de oxidatie van isopreen, terpenen en andere vluchtige organische verbindingen, die van nature door planten worden uitgestoten en door ozon en hydroxylradicalen in de lucht worden geoxideerd.

Eerdere studies hadden nieuwe deeltjesvorming gedetecteerd in de uitstroming van convectieve wolken in de bovenste troposfeer en suggereerden een neerwaartse flux in plaats van een opwaartse flux van nieuw gevormde nanopartikelen.

“Onze bevindingen impliceren een paradigmaverschuiving in het wetenschappelijke begrip van de interacties tussen het regenwoud, aerosoldeeltjes, wolken en neerslag in het Amazonegebied, die belangrijk zijn voor het regionale en mondiale klimaat,” concludeert Ulrich Pöschl, co-auteur en directeur van het Max Planck Instituut voor Chemie.