Brněnští vědci pomohou zpřesnit předpověď počasí i vývoje klimatu

Jedná se brněnské vědce ze skupiny Environmentální elektronové mikroskopie Ústavu přístrojové techniky AV ČR (ÚPT) vedené doc. Ing. et Ing. Vilémem Nedělou, Ph.D, ve spolupráci se skupinou doc. Dominika Hegera z Masarykovy univerzity a Dr. Xin Yangem z British Antarctic Survey (Cambridge, UK).

Nebezpečné i důležité malé částečky soli

Jak jsem již psala v úvodu, vědci v Brně zkoumali částečky soli, které se do atmosféry dostávají z ledu. Přesněji zkoumali sublimaci – vypařování ledu a vznik aerosolu. Aerosol je směs opravdu malinkých částeček soli, které se dokáží vznášet, a vzduchu. Podle dr. Ľubicy Vetrákové z týmu doc. Neděly mají vliv na mnoho chemických reakcí ve vzduchu, například na vznik do životního prostředí vstřebatelné formy rtuti. Tyto aerosoly dokáží ničit ozonovou vrstvu. Na druhou stranu jsou ale nezbytné pro vznik mraků, je na nich tedy závislé množství srážek. Chemické reakce s aerosoly mají tak vliv na skleníkový efekt. Ovlivňují lokální i globální klima.

Úkolem bádání bylo zjistit za jakých podmínek tyto malinké částečky vznikají

Mechanizmus vzniku těchto mořských aerosolů však zatím nebyl detailně prozkoumán. Až nyní se to podařilo Brněnským vědcům.

Speciální mikroskoskop, který nikde jinde na světě nenajdete

Aby vůbec mohli začít bádat, bylo potřeba speciálně upravit standartní elektronový mikroskop. Právě neexistence patřičného vybavení je důvodem, proč zatím na mikroskopické úrovni sublimaci slaného ledu nikdo nezkoumal. Šlo o to nastolit správné podmínky. Problémem byl zejména tlak plynů v komoře se vzorkem a chlazení vzorků na opravdu nízké teploty. Výsledkem je tak světově unikátní a svého druhu jediný environmentální rastrovací elektronový mikroskop (EREM) pojmenovaný AQUASEM II.

Nejvíce malých částic z nejméně slaného ledu

Vědci si připravili roztoky o různé slanosti - 0,085 až 78 psu (psu=practical salinity unit/praktická jednotka salinity; 1 psu reprezentuje 1 gram soli rozpuštěné v 1 kilogramu vody; průměrná salinita mořské vody je 35 psu). Ty pak chladili na různé teploty a zkoumali vypařené částice. Zjistili, že částice se v závislosti na slanosti roztoku a teplotě velmi liší. Při všech zkoumaných koncentracích, vyjma té nejnižší vznikali při teplotách vyšších než -20°C „velké“ částice ze kterých aerosol vzniknout nemůže. Dostatečně malé částice vznikaly při koncentracích pod 3,5 psu a teplotách -30°C a nižších.

Lepší předpověď počasí a modelování klimatu

Zjednodušeně řečeno, díky porozumění mechanizmu vzniku těchto aeroslů a díky dobře známým souvislostem, mají nyní vědci možnost zpřesnit předpovědi počasí, stavu ozonu a dalších látek a tím možnost lépe modelovat stav klimatu.

„Přestože skutečné sublimační procesy v přírodě jsou mnohem složitější než podmínky v komoře elektronového mikroskopu, naše laboratorní data jasně dokazují, že slané aerosoly mohou pocházet ze sublimujícího slaného mořského ledu, respektive slaného sněhu. Zjistili jsme, že jak teplota, tak koncentrace soli jsou důležité z hlediska určení velikosti a hustoty počtu solných částic vznikajících během sublimačního procesu. Tyto dva parametry jsou tedy důležité pro chemii polárních mezních vrstev a klimatu,“ shrnuje výzkum docent Dominik Heger.

„Porozumění mechanismu, jakým se mořská sůl efektivně dostane z mořské vody do atmosféry, má velký význam pro matematické modelování a předpovědi atmosférických dějů. „Naše výsledky mohou pomoci zpřesnit matematické modely, které simulují procesy v atmosféře, a tím pomoci v porozumění, předpovídání a boji proti nežádoucím změnám klimatu na naší planetě,“ uzavírá docent Vilém Neděla.

Zdroj:

tisková zpráva ÚPT AV ČR

Závacká, K.; Neděla, V.; Olbert, M.; Tihlaříková, E.; Vetráková, Ľ.; Yang, X.; Heger, D. Temperature and concentration affect particle size upon sublimation of saline ice: Implications for sea salt aerosol production in polar regions. Geophysical Research Letters. 2022, 49, e2021GL097098. doi.org/10.1029/2021GL097098. Nerecenzovaná verze článku - preprint