Formación de aerosoles en las nubes

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Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han estudiado por primera vez cómo las reacciones químicas en las nubes pueden afectar el clima global. Descubrieron que el isopreno, el compuesto orgánico dominante sin metano que se emite a la atmósfera, puede contribuir en gran medida a la formación de aerosoles orgánicos en las nubes. Publicaron sus hallazgos hoy en la revista. Avances en la ciencia.

Los aerosoles, una mezcla de partículas sólidas o líquidas suspendidas en el aire, juegan un papel importante en el clima de la Tierra. Los aerosoles provienen de fuentes naturales o humanas. Afectan el equilibrio de radiación de la Tierra al interactuar con la luz solar y formar nubes. Sin embargo, su efecto sigue siendo la incertidumbre más significativa en los modelos climáticos.

Una sustancia muy común en la atmósfera es el isopreno, un compuesto orgánico cuyas reacciones en fase gaseosa se conocen relativamente bien. El isopreno es emitido por los árboles y puede producir aerosoles cuando se oxida. Aún se desconoce en gran medida cómo reaccionan el isopreno y sus productos de reacción en las gotas de nubes. Es por eso que los investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI utilizaron un tipo de reactor de flujo de paredes húmedas, junto con los espectrómetros de masas más avanzados, para investigar qué podría estar sucediendo químicamente dentro de las nubes por primera vez en condiciones atmosféricas relevantes.

«Nuestra configuración experimental nos permite por primera vez estudiar con precisión la distribución de vapores orgánicos en la interfaz aire-agua en condiciones cercanas a las ambientales», dice Houssni Lamkaddam, investigador del Laboratorio de Química Atmosférica del PSI. «Con nuestro aparato, ahora podemos simular lo que sucede en las nubes».

¿Qué sucede exactamente en las nubes?

En el aparato especial, el llamado reactor de humectación, se mantiene una fina película de agua dentro de un tubo de cuarzo. Se alimenta al cilindro de vidrio una mezcla de gases que contiene, entre otras sustancias, isopreno, ozono y los llamados radicales hidroxilo. Se instalan lámparas UV alrededor del cilindro de vidrio para simular las condiciones de luz diurna para algunos de los experimentos.

Usando esta configuración, los investigadores encontraron que hasta el 70% de los productos de oxidación del isopreno se pueden disolver en la película de agua. La posterior oxidación acuosa de las especies disueltas produce cantidades sustanciales de aerosoles orgánicos secundarios. Con base en estos análisis, calcularon que las reacciones químicas que ocurren en las nubes son responsables de hasta el 20% de los aerosoles orgánicos secundarios a escala global.

«Esta es otra contribución importante para una mejor comprensión de los procesos en la atmósfera», resume Urs Baltensperger, director científico del Laboratorio de Química Atmosférica del PSI. El balance de radiación de la Tierra es un factor muy importante en todo el proceso climático y, por tanto, también en el cambio climático. «Y los aerosoles juegan un papel crucial en eso», dice el científico atmosférico. Si bien los aerosoles forman gotas de nubes, esta investigación muestra que las nubes también pueden formar aerosoles a través de la química acuosa de los vapores orgánicos, un proceso que es bien conocido con respecto a los aerosoles de sulfato, pero que también se muestra aquí para la fracción orgánica. Esta nueva configuración experimental, desarrollada en PSI, abre la posibilidad de estudiar la formación de aerosoles en las nubes en condiciones casi atmosféricas para que estos procesos puedan eventualmente incluirse en los modelos climáticos.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Instituto Paul Scherrer. Original escrito por Sebastian Jutzi. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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