Al elevarse 2.225 metros en el aire en una isla en el archipiélago de las Azores, el Observatorio de la Montaña Pico es un lugar ideal para estudiar aerosoles, partículas o líquidos suspendidos en gases, que han recorrido grandes distancias en la troposfera.
La troposfera es la porción de la atmósfera desde el suelo hasta aproximadamente 10 kilómetros en el aire. Casi todo el vapor de agua y el aerosol de la atmósfera existen en la troposfera, y aquí también es donde ocurre el clima. El Observatorio Pico se eleva por encima de la primeracapa de nubes en la troposfera, conocida como la capa límite atmosférica marina. En ese límite, la temperatura baja rápidamente y la humedad relativamente alta disminuye a medida que el aire de enfriamiento obliga al agua a condensarse en gotas de nubes.
Pico a menudo está rodeado de nubes, con su cumbre trepando por encima de ellos. Esta característica permite a los científicos estudiar los aerosoles por encima de la capa límite, incluido un conjunto de tres muestras que un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Michigan observó recientemente que desafía la forma en que los científicos atmosféricospensar en el envejecimiento por aerosol.
En "Características moleculares y físicas del aerosol en un sitio remoto de troposfera libre: Implicaciones para el envejecimiento atmosférico" publicado el martes 2 de octubre en la revista Química y física atmosférica , los químicos de Michigan Tech demuestran que algunas partículas de aerosol, las que se originan en la combustión de incendios forestales, existen por períodos más largos en la atmósfera que sufren menos oxidación de lo que se pensaba anteriormente
"Anteriormente, se esperaba que el carbono marrón se agotara en su mayor parte en aproximadamente 24 horas, pero nuestros resultados sugirieron la presencia de carbono marrón significativo aproximadamente una semana a sotavento de su fuente inicial de incendios forestales en el norte de Quebec", dice Simeon Schum, un candidato a doctorado en químicaen Michigan Tech y el primer autor del artículo.
"Si estos aerosoles tienen una vida útil más larga de lo esperado, entonces pueden contribuir más a la absorción de luz y al calentamiento de lo esperado, lo que podría tener implicaciones para las predicciones climáticas".
Este trabajo se basa en un artículo anterior publicado en la misma revista, "Caracterización molecular del aerosol troposférico libre recolectado en el Observatorio de la Montaña Pico: un estudio de caso con un penacho de combustión de biomasa transportada de largo alcance"
¿Miel o canicas? Explicación de la consistencia del aerosol
Para determinar dónde se originan las moléculas en los aerosoles, el equipo, dirigido por el autor correspondiente del artículo y profesor asociado de química, Lynn Mazzoleni, usó un espectrómetro de masas por resonancia de ciclotrón de transformada de iones de Fourier, ubicado en la Institución Oceanográfica Woods Hole, paraanalizar las especies químicas de moléculas desde dentro de las muestras.
Los aerosoles, dependiendo de su composición química y molecular, pueden tener efectos directos e indirectos sobre el clima. Esto se debe a que algunos aerosoles solo dispersan la luz, mientras que otros también absorben la luz y otros absorben el vapor de agua, cambiando las propiedades de las nubes.un papel refrescante en la atmósfera, pero existen grandes incertidumbres sobre el alcance del forzamiento y los efectos climáticos.
Comprender cómo los aerosoles específicos se oxidan - se descomponen - en la atmósfera es una pieza en el rompecabezas de comprender cómo cambia el clima de la Tierra. Los aerosoles adquieren una variedad de consistencias, llamadas viscosidades, dependiendo de su composición y su entorno. Algunos tienenuna consistencia similar al aceite de oliva o la miel, y tienden a oxidarse más rápidamente que las partículas de aerosol más solidificadas, que pueden convertirse en brea o incluso en mármol.
Las tres muestras analizadas por el equipo de Michigan Tech se denominan PMO-1, PMO-2 y PMO-3. PMO-1 y PMO-3 viajaron a Pico en la troposfera libre, mientras que PMO-2 viajó a Pico en el límiteLos aerosoles son menos propensos a ocurrir en la troposfera libre que en la capa límite, pero la piroconvección de los incendios forestales puede elevar las partículas más arriba en el aire. Aunque el PMO-2 había estado en la atmósfera solo por dos o tres días,se había oxidado más que PMO-1 y PMO-3, que habían estado en la atmósfera aproximadamente siete días y se estimaba que tenían una consistencia vidriosa.
"Nos sorprendió la diferencia sustancial entre PMO-2 en comparación con PMO-1 y PMO-3. Entonces, nos preguntamos por qué veríamos aerosoles en la estación que no estaban muy oxidados después de haber estado en la atmósfera duranteuna semana ", dice Mazzoleni." Por lo general, si pones algo en la atmósfera, que es un ambiente oxidante, durante siete a 10 días, debería estar muy oxidado, pero no estábamos viendo eso ".
aerosoles fríos y secos
Schum dijo que el equipo de investigación planteó la hipótesis de que la primera y la tercera muestra se habían oxidado más lentamente debido a la ruta de transporte troposférico libre del aerosol después de ser inyectadas a ese nivel por incendios forestales en Quebec. Dicha ruta hacia Pico significaba una temperatura y humedad promedio más bajashaciendo que las partículas se vuelvan más sólidas y, por lo tanto, menos susceptibles a los procesos de destrucción oxidativa en la atmósfera.
Que una partícula se oxidaría a una velocidad más lenta a pesar de más tiempo en la atmósfera debido a su estado físico proporciona una nueva visión para comprender mejor cómo las partículas afectan el clima.
"Los incendios forestales son una gran fuente de aerosol en la atmósfera con una combinación de propiedades de enfriamiento y calentamiento, que comprender el delicado equilibrio puede tener profundas consecuencias sobre la precisión con la que podemos predecir cambios futuros", dice Claudio Mazzoleni, profesor de física,y uno de los autores del artículo.
A medida que los incendios forestales aumentan en tamaño y frecuencia en las regiones áridas del mundo, se podrían inyectar más partículas de aerosol en la troposfera libre, donde su oxidación es más lenta, lo que contribuye a otra consideración importante para el estudio de la ciencia atmosférica y el cambio climático.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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