Luftforurensing, svovel og sot
Forurensning av svoveldioksid (SO2) og sot til luften er forårsaket av menneskelig aktivitet som for eksempel forbrenning av kull og fossilt brensel, forurensing fra industri, transport og for eksempel oppvarming. En ny doktorgradsstudie viser at utslipp av svovel og sot kan påvirke den mengden nedbør vi får.
Sammenhengen mellom forurensning og nedbør har vært i søkelyset for doktorgradsstipendiat Camilla Weum Stjern, Institutt for geofag de siste fire årene. Stjern er meteorolog og disputerte nylig for doktorgraden ved Universitetet i Oslo.
Direkte eller indirekte påvirkning
Samspillet mellom luftforurensning, skyer og nedbør er sammensatt av flere faktorer, og endringer av nedbør forårsaket av forurensningspartikler alene er vanskelig å isolere. Stjern har dermed brukt både faktiske værobservasjoner og en jordsystemmodell i sin forskning.
Forurensningspartikler i luften kan påvirke mengde nedbør enten direkte eller indirekte. For eksempel kan partiklene påvirke skyer direkte ved å gjøre skydråpene mindre og lettere, slik at de har vanskeligere for å falle ned og dermed danne nedbør. Vanndråper må oppnå en viss størrelse og tyngde slik at de faller ned over oss som regn.
Fakta:
Nedbør: Dannes når relativt varm og fuktig luft stiger. Når luften blir avkjølt begynner vanndamp å kondensere på kondensasjonskjerner og danner skyer. Når skydråpene blir store kan det føre til nedbør som regn, snø eller sludd.
Luftforurensning: Fremmedstoff i luft som kan påvirke helse og trivsel, klima, dyr, planter, og materialer. Stoffene kan være gasser som svoveldioksid, dråper eller faste partikler som sot, alle består av ulike kjemiske forbindelser.
Kilde: Wikipedia, Store Norske Leksikon
Eventuelt kan forurensningspartiklene ha en indirekte påvirkning på nedbøren, for eksempel ved å avkjøle bakken. Dette kan medføre en nedgang i antall bygeskyer, som dannes når fuktig luft blir oppvarmet og stiger.
- Forurensning i luften kan påvirke nedbør på flere måter, sier Stjern som påpeker at det er mange kjente faktorer som påvirker nedbør men som ikke var fokus i denne studien..
Europa og Øst-Asia
To observasjonsområder vart valgt ut; Europa og Øst-Asia. For disse to regionene ble forurensningspartiklenes påvirkning på mengde nedbør isolert og kvantifisert og sammenlignet.
- Valget av Europa og Øst-Asia som observasjonsområder var ikke tilfeldig, ettersom disse to regionene har hatt spesielt store utslippsendringer over de siste tiårene. I Europa har det skjedd en nedgang i forurensning, mens det har vært en økning i utslipp over Øst-Asia, opplyser Stjern.
Det var kun observasjonsdata fra Europa som var tilgjengelig. Tilgangen på data fra Asia var begrenset og Øst-Asia ble dermed introdusert i selve modellstudiet.
De europeiske dataene var bakkeobservasjoner fra meteorologiske målestasjoner fra The Meteorological Archival and Retrieval System, tilgjengelig fra European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF).
Mer lett nedbør i helgene
Ved analysene av nedbør- og forurensning over Europa fant hun ut at hyppigheten av dager med lett nedbør har økt i takt med utslippsreduksjonen av SO2 og sot over de siste tretti årene.
- Resultatene fra nedbør i Europa antyder dessuten at lett nedbør forekommer oftere i helger enn i ukedager, som typisk har høyere utslipp fra trafikk og industri. Men det trengs mer grundige analyser for å validere denne sammenhengen, sier Stjern.
Skyene og omgivelsene
De fysiske prosessene som virker i forholdet mellom luftforurensningen og nedbøren er simulert ved hjelp av en numerisk jordsystemmodell. Modellen beregner klimaets utvikling og nedbørsendringer over en gitt tid, og inkluderer mange av prosessene som finner sted i skyene og skyenes samspill med omgivelsene.
Simuleringene bekreftet observasjonsstudien og at det var en sammenheng mellom forurensningen og nedbør.
Men simuleringene viste også at partiklenes største innvirkning på skyenes egenskaper ikke var den direkte effekten, men den indirekte effekten.
Nedkjøling gir færre nedbørsskyer
Det viste seg nemlig at den indirekte effekten hadde større effekt ved at at forurensningspartiklene i luften hadde en avkjølende effekt på bakken. Dette skyldes at partiklene stengte ute noe av sollyset som normalt ville varme opp bakken.
Partiklenes avkjølende effekt undertrykker dannelsen av bygeskyer og bygenedbør ved at det skjer mindre fordampning av vann som danner skyer.
I følge modellsimuleringene er det er denne effekten som ser ut til å dominere nedbørsendringer i både Europa og Øst-Asia.
Som veiledere hadde Stjern tre professorer fra Institutt for geofag; Jón Egill Kristjánsson, Joseph Henry Lacasce, og Trond Iversen, UiO/MET, samt Andreas Stohl fra NILU. Disputasen fant sted 16. mars 2015, MetOs, Ciens.
Referanse:
Camilla Weum Stjern. On the effect of aerosol emission changes on precipitation and clouds. Doktorgradsavhandling, Universitetet i Oslo, mars 2015. Sammendrag.
Denne artikkelen er også publisert i en noe forkortet versjon: Svovel og sot gir mindre nedbør, forskning.no, 9.4.2015