Forskningsgennembrud i aerosoler: Sådan danner træer skyer

Træer udskiller gasmolekyler, der samler sig i klumper og bliver til større partikler.

Disse større partikler tiltrækker vanddamp, der kondenserer på partiklerne og bliver til skyer.

På den måde er træerne med til at danne skyer, der både holder på Jordens varme og reflekterer sollys og dermed influerer på klodens klima.

I et nyt internationalt studie med dansk deltagelse har forskere endelig fundet frem til kemien bag omdannelsen af træernes gas-molekyler til de større partikler, som vanddamp kan kondensere på.

Opdagelsen er et markant og vigtigt bidrag til den samlede internationale forskning, der i øjeblikket kæmper med at gøre klimamodeller så præcise som muligt.

Det fortæller professor ved Kemisk Institut på Københavns Universitet Henrik Grum Kjærgaard, der står bag det danske bidrag til den internationale forskning:

»Kemien, der ligger bag dannelsen af de partikler, som skyer dannes på, er et vigtigt element, der lige nu mangler i klimamodellerne. Derfor vil fundet på sigt også give bedre klimaforudsigelser,« mener Henrik Grum Kjærgaard.

Resultatet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Imødekommer IPCC’s største ønske

Mere viden om de vanddampstiltrækkende partikler, kaldet aerosoler, står øverst på det internationale klimapanel IPCC's ønskeliste.

Det skyldes, at aerosoler netop nu er en af de største ukendte miljøfaktorer, når forskere skal prøve at forudsige fremtidens klima.

Forskerne ved, at aerosoler danner skyer og derfor er med til at reflektere sollys og holde på Jordens varme. Men indtil videre kender man ikke til deres præcise klimaindflydelse, og man ved i det hele taget ikke, hvordan aerosolerne bliver dannet i atmosfæren.

Den sidste del har forskerne nu fundet ud af.

»Vi har haft meget svært ved at forklare, hvordan størstedelen af aerosolerne er blevet til. De fleste består af flygtige organiske komponenter, kaldet VOC'er, men vi har ikke før haft nogen god forklaring på, hvordan VOC'erne er blevet til aerosoler. Det har vi nu,« fortæller Henrik Grum Kjærgaard.

Partikler vokser ikke i bymiljø

I forskningen har det internationale forskerhold undersøgt VOC'er, som træer udsender fra deres blade.

Specifikt har forskerne kigget på nåletræer og VOC'en kaldet alfa-pinén.

Tidligere har forskere undersøgt VOC'erne for deres evne til at blive til aerosoler, men eksperimenter er altid endt med, at VOC’erne ikke voksede op og nåede den nødvendige størrelse, for at vanddamp kunne kondensere på dem.

Det til trods for, at forskerne kunne se, at aerosolerne er dannet af netop VOC'erne.

Derfor prøvede forskerne bag det nye studie at bringe deres laboratorieudstyr med ud i skoven for at se, om de naturlige omgivelser ændrede på resultaterne.

Det gjorde de.

Til forskernes overraskelse voksede VOC'erne og blev til aerosoler helt uden problemer, så snart de havde mulighed for at vokse et andet sted end i byluft.

Henrik Grum Kjærgaard forklarer:

»Eksperimentet viste, at aerosoler dannes i store mængder henover skove og i langt større mængder, end vi forestillede os. Men det var også interessant at finde ud af, at NOx-gasser i byen gjorde, at aerosolerne ikke kunne dannes. Det var årsagen til, at vi ikke kunne få VOC’erne til at blive til aerosoler i laboratoriet, før mængden af NOx blev reduceret,« siger han.

Danske beregninger i verdensklasse

Selvom eksperimenter viste, at aerosoler kunne dannes fra VOC'erne hen over skoven og i eksperimenter med lave NOx-koncentrationer, viste eksperimentet ikke, hvordan det skete.

Her kom Henrik Grum Kjærgaard ind i billedet.

Henrik Grum Kjærgaard er ekspert i teoretiske beregninger af, hvordan forskellige kemiske stoffer forandrer sig i atmosfæren.

Hans beregninger viste, at specielt ilt var en vigtig spiller i omdannelsen af VOC'er til aerosoler, hvilket også forklarede, hvordan NOx-gasserne brød reaktionskæden.

»Når NOx-gasserne reagerer med VOC'erne, stopper de for yderligere optag af ilt. Derved kan VOC'erne ikke vokse sig større og mere polære og derved ikke tiltrække flere VOC'er og vokse til at blive en aerosol. Derfor er det en helt anden proces, der foregår, når NOx-gasser er til stede i forhold til, når NOX-gasser ikke er til stede,« fortæller Henrik Grum Kjærgaard.

Flere beregninger skal forbedre klimamodeller

De nye resultater kommer uundgåeligt til at bidrage til klimaforudsigelsesmodellerne, men inden de kan medtages i modellerne, skal der flere undersøgelser til.

Blandt andet vil Henrik Grum Kjærgaard og hans forskningsgruppe undersøge, hvordan VOC'erne udvikler sig til aerosoler under forskellige betingelser.

Eksempelvis blæser VOC'erne ofte fra skovene og ind over byerne, og det er derfor vigtigt at undersøge, hvor stor grad af forurening VOC'erne kan modstå og stadig vokse op og blive til aerosoler.

Det er også et meget detaljeret og komplekst studie, der for første gang viser, hvordan aerosoler vokser. Det har forskere kæmpet med at forstå i 20 år, så det er meget stort, at det nu er lykkedes at finde kemien bag

Jacob Klenø Nøjgaard

»Vi skal udføre nogle enormt komplekse beregninger for at afsløre, hvordan aerosoler udvikler sig under forskellige forhold. Det er det vigtigste forskningsprojekt inden for mit forskningsområde de kommende år,« fortæller Henrik Grum Kjærgaard, der har allieret sig med en stor gruppe danske og internationale forskere, som skal hjælpe ham med at lave alle de nødvendige beregninger.

LÆS OGSÅ: Er flystriber på himlen farlige for mennesker?

Kollegaer er begejstrede

Seniorforsker Andreas Massling og seniorforsker Jacob Klenø Nøjgaard, begge fra Institut for Miljøvidenskab på Aarhus Universitet, har læst det nye studie.

Begge forskere arbejder selv med forståelsen af aerosoler, og de er meget begejstrede for, at det nu er lykkedes at finde ud af, hvordan en del af aerosolerne bliver dannet fra de gasser, som træer udsender.

»Det er et meget betydningsfuldt studie, som vi er stolte af, at der også er danskere med i. Det er også et meget detaljeret og komplekst studie, der for første gang viser, hvordan aerosoler vokser. Det har forskere kæmpet med at forstå i 20 år, så det er meget stort, at det nu er lykkedes at finde kemien bag,« siger Jacob Klenø Nøjgaard.

Andreas Massling følger op med at fortælle, at det er vigtigt at forstå, at en stor del af antallet af aerosoler i atmosfæren kommer fra netop træer.

»Deres bidrag til skydannelse er stort, og derfor er det en markant opdagelse, at vi nu ved mere om deres dannelse,« fortæller Andreas Massling.

Stadig meget arbejde forude

Selvom opdagelsen er et stort gennembrud for aerosol-forskningen, mener begge forskere dog også, at der stadig skal meget mere forskning til, før resultaterne kan blive en del af klimaforudsigelsesmodellerne.

»Hvordan aerosolerne bliver dannet, er en vigtig brik i forståelsen af aerosoler, der er nødvendig, før deres indflydelse på klimaet kan inddrages i klimaforudsigelsesmodeller,« siger Andreas Massling.

Jacob Klenø Nøjgaard følger op med et 'men':

»Der er stadig mange ubesvarede spørgsmål, når det gælder aerosolers påvirkning af klimaet. For eksempel, hvilke partikler danner skyer, og hvordan ændres kemien i partiklerne med tiden? Hertil kommer udfordringen med at overføre den specifikke viden til de store klimamodeller, uden at det gør beregningen for langsomme,« siger han.