تغییرات آب و هوایی

بررسی اثر کربن سیاه بر گرمایش جهانی

دانشگاه میشیگان با گروهی از محققین در مطالعه‌ای اثر ذرات حاوی کربن سیاه هم‌چون دوده‌ها را بر گرمایش جهانی بررسی کرده‌اند. شکل این ذرات ممکن است بر آب و هوا مؤثر باشند. در اثر سوختن کربن که می‌تواند ناشی از پخت‌ و پز یا آتش‌سوزی در جنگل‌ها باشد دوده آزاد می‌شود؛ که در نهایت وارد جو می‌شود. شکل ذرات حاوی کربن سیاه بر روی گرمایش جهانی اثرگذار هستند. بنابراین شناخت تفاوت‌های ساختاری میان ذرات دوده و مطالعه برهم‌کنش میان مواد آلی یا غیرآلی که سطح ذرات حاوی کربن سیاه را در طی حرکتشان به سمت جو می‌پوشانند از اهمیت بالایی برخوردار است‌.


کربن سیاه در اتمسفر بیشتر از چند روز تا یک هفته باقی نمی‌ماند؛ اما دی‌اکسید کربن می‌تواند تا هزاران سال در جو ماندگار شود. با این وجود میزان جذب اشعه خورشید کربن سیاه با دی‌اکسید کربن قابل مقایسه است.

برای سال‌ها دانشمندان ذرات کربنی را به‌شکل ذرات کروی که اغلب با مواد آلی پوشیده شده‌اند مدل‌سازی می‌کردند. همان‌طور که ذره به سمت جو بالا می‌آید پوشش آن موجب کاهش تمرکز نور بر روی کربن سیاه می‌شود، به همین سبب میزان جذب افزایش می‌یابد. این اثر پوشش را “اثر عدسی” می‌نامند. اما مشخص شده است که پوشش مواد آلی موجود بر روی ذره دوده از یک ذره تا ذره دیگر متفاوت است.

مطالعه ذرات در زیر میکروسکوپ نشان می‌دهد که ذرات دوده به شکل یک کره کامل با یک پوشش مشابه نیستند. اگر شما تحلیلی عددی را برای یک ذره کروی با یک غشاء انجام دهید، مدل تحلیل‌شده افزایش حداقل سه‌برابری جذب ذرات کربن سیاه را نشان می‌دهد‌.

مطالعات تجربی در مورد ذرات کربن سیاه نشان می‌دهند که جذب‌شان بسیار کمتر از مدل‌های تعریف شده است. حال سؤال پیش می‌آید که این مدل‌ها چگونه می‌توانند به درک ما در رابطه با اثر کربن سیاه بر تغییرات آب و هوایی کمک کنند.

تحقیقات نشان می‌دهند که پوشش مواد آلی که سطح‌ذرات کربن سیاه را می‌پوشانند به‌طور کامل کروی نیستند؛ و بسته به این که چگونه مواد آلی به ذره متصل شده باشند شکل حاصله از یک ذره تا ذره دیگر متفاوت است؛ حتی اگر مقدار ماده آلی یکسان باشد. و نکته مهم‌تر این که مقدار پوشش نشسته بر سطح ذرات کربن ممکن است در ذرات متفاوت باشد. این موارد هر دو میزان جذب مورد انتظار را کاهش می‌دهند.

برای محاسبه ناهم‌گونی موجود در مدل‌سازی ذرات کربن، مدل ذرات حل‌شده (particle-resolved) ارائه شده است که برخلاف سایر مدل‌های آئروسل، ترکیب ذرات منحصر به فرد را که در جو تغییر می‌کنند بیان می‌کند. این مدل منحصر به فرد برای ارزیابی خطای ناشی از تقریب‌های رایج در مدل‌های آئروسل در مقیاس جهانی مناسب است.

با ترکیب مطالعات تجربی و اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی، مدل‌های پیشگویی‌کننده، میزان جذب اشعه کمتری را نسبت به آنچه پیش‌تر تصور می‌شد نشان می‌دهند. مدل‌سازی به‌روز شده، خروجی مدل‌ها را به آنچه در این حوزه اندازه‌گیری می‌شود نزدیک‌تر می‌کند.

مردم تصورمی‌کنند کربن سیاه اثر زیادی بر گرمایش جهانی دارد، اما اثرگذاری این ذرات به‌میزان جذب آن‌ها وابسته است که با توجه به شکل آن‌ها تغییرپذیر است.

این تحقیق مسیر را برای توسعه روش‌های پیش‌بینی تأثیرات تابشی کربن سیاه بر روی آب و هوا فراهم می‌کند. و کم‌کردن کاهش نشر کربن سیاه در جو می‌تواند برخی از عوامل اثرگذار بر آب و هوا را کاهش دهد.

هم‌چنین مشخص شد که میزان جذب ذره نسبت به جرمش کمتر از آن چیزی است که تصور می‌شده است. البته میزان نشر به برهم‌کنش با ابرها و فاصله ذرات از هم نیز بستگی دارد. با اینکه کم کردن میزان ذرات کربن سیاه مؤثر است، اما مهم‌ترین عامل در رفع مشکل گرمایش جهانی کاهش میزان دی‌اکسیدکربن است.

 
توسط
EurekAlert
منبع
of the National Academy of Sciences
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن