חלקיקי זיהום האוויר הקטנים ביותר יכולים להגדיל את עוצמת ענני הסופה הגדולים ביותר

עד כה היה ידוע שחלקיקי אירוסולים צריכים להיות גדולים מכעשירית מיקרון (100 ננומטר) על מנת שיוכלו לשנות את תכונות העננים והגשם שהם יוצרים. החלקיקים עושים זאת ע"י כך שהם משמשים כגרעיני התעבות לטיפות ענן בבסיסו. לכן עננים מזוהמים מורכבים מטיפות קטנות יותר שאינן מתמזגות בקלות לטיפות גשם, ובכך הם יותר "קשי המטרה". לחלקיקי האירוסולים הקטנים יותר מ- 100 ננומטר לא יוחסה חשיבות רבה על פי רוב. עקב קוטנם, ניתן ליצור ריכוזים מספריים גדולים שלהם באמצעות פליטות של כמויות זיהום קטנות יחסית באופן משקלי. למשל, מנועי דיזל פולטים ריכוזים מאד גבוהים של חלקיקים קטנים כאלה.

אזורים נקיים יחסית מהשפעות אנושיות באזורים טרופיים, כמו האמזונס, מכילים ריכוזים קטנים של חלקיקים גדולים וקטנים כאחד. מדידות עננים ואירוסולים באמזונס תיעדו את תכונות העננים באוויר הנקי ובאוויר במורד הרוח ממנאוס - עיר של יותר משני מליון אנשים שנמצאת מבודדת במרכז האמזונס.  נמצא כי עוצמת הרוחות העולות בעננים במורד הרוח ממנאוס יותר מהוכפלה דווקא כאשר הריכוז של החלקיקים הקטנים מ- 50 ננומטר היה הגבוה ביותר. סימולציות ענן שערכנו הראו את מנגנון הפעולה של החלקיקים הקטנים. לשם השוואה, לפני כעשור תיעדנו את מנגנון הפעולה של החלקיקים הגדולים מ- 100 ננומטר. חלקיקים אלה יוצרים טיפות ענן מרובות וקטנות בבסיס הענן. טיפות הענן קטנות מכדי שיוכלו להתלכד ביעילות לטיפות גשם, ולכן רוב מי הענן עולים עם הרוחות האנכיות לגבהים שבהם הם קופאים לחלקיקי קרח. הקפיאה מלווה בשחרור חום שמגדיל את עוצמת העננים. כתוצאה מכך העננים יוצרים סופות רעמים וברד במקום גשם מתון יותר ללא ברקים.

לעומת זאת, אם באוויר יש ריכוז קטן של חלקיקים שיכולים ליצור טיפות ענן בבסיסו, הענן נוצר עם ריכוז קטן של טיפות גדולות שממהרות להתלכד אחת עם השנייה וליפול כטיפות גשם. כתוצאה מכך סך שטח הפנים הכולל של הטיפות בענן קטן. קוטן השטח מגביל את קצב ההתעבות של האדים למי ענן והלחות היחסית בתוך האוויר העולה בענן עולה בהרבה מעל 100%. לחות יחסית כה גבוהה יכולה לגרום גם לחלקיקים הקטנים ביותר להוות גרעיני התעבות של טיפות ענן. לכן, כאשר נוסיף חלקיקים כאלה לענן, בדרך כלל כתוצאה של זיהום אוויר, הטיפות הנוספות שתיווצרנה בענן יגרמו להתעבות נוספת של מים שתוצאתה תוספת מי ענן, תוספת חום התעבות בכמות גדולה בהרבה מהתוספת של חום הקפיאה במנגנון הפעולה של החלקיקים הגדולים, ולכן התעצמות רבה של הענן והמשקעים שלו.

המנגנון הזה פועל בעיקר בעננים באזורים הטרופיים ובאזורים של גשמי קייץ כמו בדרום מזרח ארצות הברית והמונסון בהודו ודרום מזרח אסיה.

על פי המנגנון הזה די בכמויות זיהום אוויר קטנות בהרבה מכפי שהוערך עד כה על מנת לגרום לשינויים משמעותיים מאד בגשמים באזורים נרחבים של העולם. בנוסף לכך שהגשמים יותר עוצמתיים - אבל לא בהכרח יותר מרובים - יכולות להיות לזה השלכות על מאזני האנרגיה העולמיים שמניעים את מערכת האקלים העולמית באופן בלתי ידוע עד כה.

קישורים לכתבות:

•    From the Grapevine, Is man-made pollution making storms more severe?  
•    Eureka, Amazon rainforest provides a unique natural lab to study effects of aerosols
•    Drovers, Tiny Particles Have Outsize Impact on Precipitation
•    Green Car progress, PNNL-led international study finds ultrafine aerosols have outsize impact on storm clouds, precipitation
•    Xihhua, Tiniest emission particles may lead to big storms: study
•    Israel 21C, New multinational research reveals that even small amounts of manmade aerosol particles can wreak havoc.  
•    Jerusalem Online, New US-Israeli study shows how tiny man-emitted particles affect weather, crops