De klareste solnedgange, overskyet himmel og dage, hvor alle hoster, har alle noget tilfælles: Det hele er på grund af aerosoler, små partikler, der svæver i luften. Aerosoler kan være små dråber, støvpartikler, stumper af fint sort kulstof og andre stoffer, der flyder i atmosfæren og ændrer hele planetens energibalance.
Aerosoler har en enorm indflydelse på klodens klima. Nogle, som sort og brunt kulstof, opvarmer jordens atmosfære, mens andre, som sulfatdråber, afkøler den. Forskere mener, at hele spektret af aerosoler generelt afkøler planeten lidt. Men det er stadig ikke helt klart, hvor stærk denne køleeffekt er, og hvor meget den udvikler sig i løbet af dage, år eller århundreder.
Hvad er aerosoler?
Udtrykket "aerosol" er en samling af de mange slags små partikler, der er suspenderet i atmosfæren, fra dens yderste kanter til planetens overflade. De kan være faste eller flydende, infinitesimale eller store nok til at kunne ses med det blotte øje.
"Primære" aerosoler, såsom støv, sod eller havsalt, kommer direkte fra planetens overflade. De løftes op i atmosfæren af kraftige vinde, svæver højt op i luften af eksploderende vulkaner eller skudt ud af røgsten og bål. "Sekundære" aerosoler dannes, når forskellige stoffer, der flyder i atmosfæren - for eksempel organiske forbindelser frigivet af planter, dråber af flydende syre eller andre materialer - kolliderer, hvilket resulterer i en kemisk eller fysisk reaktion. Sekundære aerosoler skaber for eksempel den dis, som Great Smoky Mountains i USA er opkaldt efter.
Aerosoler udsendes fra både naturlige og menneskeskabte kilder. For eksempel stiger støv fra ørkener, tørre flodbredder, tørre søer og mange andre kilder. Atmosfæriske aerosolkoncentrationer stiger og falder med klimatiske begivenheder; i kolde, tørre perioder i planetens historie, såsom den sidste istid, var der mere støv i atmosfæren end i varmere perioder af Jordens historie. Men mennesker har påvirket denne naturlige cyklus – nogle dele af planeten er blevet forurenet af produkterne fra vores aktiviteter, mens andre er blevet alt for våde.
Havsalte er en anden naturlig kilde til aerosoler. De blæses ud af havet af vind og havsprøjt og har en tendens til at fylde de nederste dele af atmosfæren. I modsætning hertil kan nogle typer meget eksplosive vulkanudbrud skyde partikler og dråber højt op i den øvre atmosfære, hvor de kan flyde i måneder eller endda år, suspenderet mange kilometer fra jordens overflade.
Menneskelig aktivitet producerer mange forskellige typer aerosoler. Afbrænding af fossile brændstoffer producerer partikler, der er velkendte som drivhusgasser - således producerer alle biler, fly, kraftværker og industrielle processer partikler, der kan ophobes i atmosfæren. Landbruget producerer støv såvel som andre produkter såsom aerosol-kvælstofprodukter, der påvirker luftkvaliteten.
Generelt har menneskelige aktiviteter øget den samlede mængde af partikler, der flyder i atmosfæren, og nu er der omkring dobbelt så meget støv, som det var i det 19. århundrede. Antallet af meget små (mindre end 2,5 mikron) partikler af et materiale, der almindeligvis omtales som "PM2,5", er steget med omkring 60% siden den industrielle revolution. Andre aerosoler, såsom ozon, er også steget, med alvorlige sundhedsmæssige konsekvenser for mennesker rundt om i verden.
Luftforurening er blevet forbundet med en øget risiko for hjertesygdomme, slagtilfælde, lungesygdomme og astma. Ifølge nogle nylige skøn var fine partikler i luften ansvarlige for mere end fire millioner for tidlige dødsfald på verdensplan i 2016, og børn og ældre var hårdest ramt. Sundhedsrisici ved eksponering for fine partikler er størst i Kina og Indien, især i byområder.
Hvordan påvirker aerosoler klimaet?
Aerosoler påvirker klimaet på to hovedmåder: ved at ændre mængden af varme, der kommer ind i eller ud af atmosfæren, og ved at påvirke, hvordan skyer dannes.
Nogle aerosoler, ligesom mange typer støv fra knuste sten, er lyse i farven og reflekterer endda en smule lys. Når solens stråler falder på dem, reflekterer de strålerne tilbage fra atmosfæren, hvilket forhindrer denne varme i at nå jordens overflade. Men denne effekt kan også have en negativ konnotation: udbruddet af Mount Pinatubo i Filippinerne i 1991 kastede en mængde små lysreflekterende partikler ind i den høje stratosfære, der svarede til et areal på 1,2 kvadratkilometer, som efterfølgende forårsagede en afkøling af planeten, der ikke stoppede i to år. Og Tambora-vulkanudbruddet i 1815 forårsagede usædvanligt koldt vejr i Vesteuropa og Nordamerika i 1816, hvorfor det fik tilnavnet "Året uden sommer" - det var så koldt og dystert, at det endda inspirerede Mary Shelley til at skrive sin gotiske tekst. roman Frankenstein.
Men andre aerosoler, såsom små partikler af sort kulstof fra brændt kul eller træ, arbejder omvendt og absorberer varme fra solen. Dette opvarmer i sidste ende atmosfæren, selvom det afkøler jordens overflade ved at bremse solens stråler. Generelt er denne effekt nok svagere end den afkøling, som de fleste andre aerosoler forårsager – men den har bestemt en effekt, og jo mere kulstofmateriale der ophobes i atmosfæren, jo mere varmes atmosfæren op.
Aerosoler påvirker også dannelsen og væksten af skyer. Vanddråber smelter let sammen omkring partikler, så en atmosfære rig på aerosolpartikler favoriserer skydannelse. Hvide skyer reflekterer indkommende solstråler, forhindrer dem i at nå overfladen og opvarmer jorden og vandet, men de absorberer også den varme, der konstant udstråles af planeten, og fanger den i den lavere atmosfære. Afhængig af typen og placeringen af skyerne kan de enten varme omgivelserne eller afkøle dem.
Aerosoler har et komplekst sæt af forskellige påvirkninger på planeten, og mennesker har direkte påvirket deres tilstedeværelse, mængde og fordeling. Og selvom klimapåvirkningerne er komplekse og variable, er konsekvenserne for menneskers sundhed klare: Jo flere fine partikler i luften, jo mere skader det menneskers sundhed.