Τα πιο λαμπερά ηλιοβασιλέματα, οι συννεφιασμένοι ουρανοί και οι μέρες που όλοι βήχουν έχουν όλα κάτι κοινό: όλα οφείλονται στα αερολύματα, στα μικροσκοπικά σωματίδια που επιπλέουν στον αέρα. Τα αερολύματα μπορεί να είναι μικροσκοπικά σταγονίδια, σωματίδια σκόνης, κομμάτια λεπτού μαύρου άνθρακα και άλλες ουσίες που επιπλέουν στην ατμόσφαιρα και αλλάζουν ολόκληρο το ενεργειακό ισοζύγιο του πλανήτη.
Τα αερολύματα έχουν τεράστιο αντίκτυπο στο κλίμα του πλανήτη. Μερικά, όπως ο μαύρος και ο καφές άνθρακας, θερμαίνουν την ατμόσφαιρα της Γης, ενώ άλλα, όπως τα σταγονίδια θειικού άλατος, την ψύχουν. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι γενικά, ολόκληρο το φάσμα των αερολυμάτων τελικά ψύχει ελαφρώς τον πλανήτη. Αλλά δεν είναι ακόμα απολύτως σαφές πόσο ισχυρό είναι αυτό το φαινόμενο ψύξης και πόσο εξελίσσεται κατά τη διάρκεια ημερών, ετών ή αιώνων.
Τι είναι τα αερολύματα;
Ο όρος «αεροζόλ» είναι μια σύλληψη για τα πολλά είδη μικρών σωματιδίων που αιωρούνται σε όλη την ατμόσφαιρα, από τα εξωτερικά άκρα της μέχρι την επιφάνεια του πλανήτη. Μπορούν να είναι στερεά ή υγρά, απειροελάχιστα ή αρκετά μεγάλα ώστε να φαίνονται με γυμνό μάτι.
Τα «πρωτεύοντα» αερολύματα, όπως η σκόνη, η αιθάλη ή το θαλασσινό αλάτι, προέρχονται απευθείας από την επιφάνεια του πλανήτη. Ανυψώνονται στην ατμόσφαιρα από θυελλώδεις ανέμους, ανεβαίνουν ψηλά στον αέρα με έκρηξη ηφαιστείων ή εκτοξεύονται από καπνογόνα και φωτιές. Τα «δευτερεύοντα» αερολύματα σχηματίζονται όταν διάφορες ουσίες που επιπλέουν στην ατμόσφαιρα - για παράδειγμα, οργανικές ενώσεις που απελευθερώνονται από φυτά, σταγονίδια υγρού οξέος ή άλλα υλικά - συγκρούονται, με αποτέλεσμα μια χημική ή φυσική αντίδραση. Τα δευτερεύοντα αερολύματα, για παράδειγμα, δημιουργούν την ομίχλη από την οποία ονομάζονται τα Great Smoky Mountains στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Τα αερολύματα εκπέμπονται τόσο από φυσικές όσο και από ανθρωπογενείς πηγές. Για παράδειγμα, η σκόνη αναδύεται από ερήμους, ξηρές όχθες ποταμών, ξηρές λίμνες και πολλές άλλες πηγές. Οι συγκεντρώσεις ατμοσφαιρικών αερολυμάτων αυξάνονται και μειώνονται με τα κλιματικά φαινόμενα. κατά τις ψυχρές, ξηρές περιόδους της ιστορίας του πλανήτη, όπως η τελευταία εποχή των παγετώνων, υπήρχε περισσότερη σκόνη στην ατμόσφαιρα από ό,τι κατά τις θερμότερες περιόδους της ιστορίας της Γης. Αλλά οι άνθρωποι έχουν επηρεάσει αυτόν τον φυσικό κύκλο - ορισμένα μέρη του πλανήτη έχουν μολυνθεί από τα προϊόντα των δραστηριοτήτων μας, ενώ άλλα έχουν γίνει υπερβολικά υγρά.
Τα θαλάσσια άλατα είναι μια άλλη φυσική πηγή αερολυμάτων. Εκτοξεύονται από τον ωκεανό από τον άνεμο και τον ψεκασμό της θάλασσας και τείνουν να γεμίζουν τα χαμηλότερα μέρη της ατμόσφαιρας. Αντίθετα, ορισμένοι τύποι εκρηκτικών ηφαιστειακών εκρήξεων μπορούν να εκτοξεύουν σωματίδια και σταγονίδια ψηλά στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου μπορούν να επιπλέουν για μήνες ή και χρόνια, αιωρούνται πολλά μίλια από την επιφάνεια της Γης.
Η ανθρώπινη δραστηριότητα παράγει πολλούς διαφορετικούς τύπους αερολυμάτων. Η καύση ορυκτών καυσίμων παράγει σωματίδια γνωστά ως αέρια θερμοκηπίου – επομένως όλα τα αυτοκίνητα, τα αεροσκάφη, οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας και οι βιομηχανικές διεργασίες παράγουν σωματίδια που μπορούν να συσσωρευτούν στην ατμόσφαιρα. Η γεωργία παράγει σκόνη καθώς και άλλα προϊόντα, όπως προϊόντα αζώτου αερολύματος που επηρεάζουν την ποιότητα του αέρα.
Γενικά, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αυξήσει τη συνολική ποσότητα των σωματιδίων που επιπλέουν στην ατμόσφαιρα και τώρα υπάρχει περίπου διπλάσια σκόνη από ό,τι τον 19ο αιώνα. Ο αριθμός των πολύ μικρών (λιγότερο από 2,5 microns) σωματιδίων ενός υλικού που συνήθως αναφέρεται ως «PM2,5» έχει αυξηθεί κατά περίπου 60% από τη Βιομηχανική Επανάσταση. Άλλα αερολύματα, όπως το όζον, έχουν επίσης αυξηθεί, με σοβαρές συνέπειες για την υγεία των ανθρώπων σε όλο τον κόσμο.
Η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει συνδεθεί με αυξημένο κίνδυνο καρδιακών παθήσεων, εγκεφαλικού επεισοδίου, πνευμονοπάθειας και άσθματος. Σύμφωνα με ορισμένους πρόσφατους υπολογισμούς, τα λεπτά σωματίδια στον αέρα ευθύνονται για περισσότερους από τέσσερα εκατομμύρια πρόωρους θανάτους παγκοσμίως το 2016, και τα παιδιά και οι ηλικιωμένοι επλήγησαν περισσότερο. Οι κίνδυνοι για την υγεία από την έκθεση σε λεπτά σωματίδια είναι υψηλότεροι στην Κίνα και την Ινδία, ειδικά στις αστικές περιοχές.
Πώς επηρεάζουν τα αερολύματα το κλίμα;
Τα αερολύματα επηρεάζουν το κλίμα με δύο βασικούς τρόπους: αλλάζοντας την ποσότητα θερμότητας που εισέρχεται ή εξέρχεται από την ατμόσφαιρα και επηρεάζοντας τον τρόπο σχηματισμού των νεφών.
Ορισμένα αερολύματα, όπως πολλοί τύποι σκόνης από θρυμματισμένες πέτρες, έχουν ανοιχτόχρωμο χρώμα και αντανακλούν ακόμη και ελαφρώς το φως. Όταν οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν πάνω τους, αντανακλούν τις ακτίνες πίσω από την ατμόσφαιρα, εμποδίζοντας αυτή τη θερμότητα να φτάσει στην επιφάνεια της Γης. Αλλά αυτό το φαινόμενο μπορεί να έχει και αρνητική χροιά: η έκρηξη του όρους Pinatubo στις Φιλιππίνες το 1991 έριξε στην υψηλή στρατόσφαιρα μια ποσότητα μικροσκοπικών σωματιδίων που αντανακλούν το φως που ισοδυναμούσε με μια περιοχή 1,2 τετραγωνικών μιλίων, που στη συνέχεια προκάλεσε ψύξη του πλανήτη που δεν σταμάτησε για δύο χρόνια. Και η έκρηξη του ηφαιστείου Tambora το 1815 προκάλεσε ασυνήθιστα κρύο καιρό στη Δυτική Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική το 1816, γι' αυτό και ονομάστηκε "The Year Without a Summer" - ήταν τόσο κρύο και ζοφερό που ενέπνευσε ακόμη και τη Mary Shelley να γράψει το Gothic της. μυθιστόρημα Φρανκενστάιν.
Αλλά άλλα αερολύματα, όπως μικρά σωματίδια μαύρου άνθρακα από καμένο άνθρακα ή ξύλο, λειτουργούν αντίστροφα, απορροφώντας τη θερμότητα από τον ήλιο. Αυτό τελικά θερμαίνει την ατμόσφαιρα, αν και ψύχει την επιφάνεια της Γης επιβραδύνοντας τις ακτίνες του ήλιου. Γενικά, αυτή η επίδραση είναι πιθανώς πιο αδύναμη από την ψύξη που προκαλείται από τα περισσότερα άλλα αερολύματα – αλλά σίγουρα έχει αποτέλεσμα και όσο περισσότερο υλικό άνθρακα συσσωρεύεται στην ατμόσφαιρα, τόσο περισσότερο θερμαίνεται η ατμόσφαιρα.
Τα αερολύματα επηρεάζουν επίσης το σχηματισμό και την ανάπτυξη των νεφών. Τα σταγονίδια νερού συνενώνονται εύκολα γύρω από τα σωματίδια, έτσι μια ατμόσφαιρα πλούσια σε σωματίδια αερολύματος ευνοεί το σχηματισμό νεφών. Τα λευκά σύννεφα αντανακλούν τις εισερχόμενες ακτίνες του ήλιου, εμποδίζοντάς τες να φτάσουν στην επιφάνεια και να θερμάνουν τη γη και το νερό, αλλά επίσης απορροφούν τη θερμότητα που εκπέμπεται συνεχώς από τον πλανήτη, παγιδεύοντάς τον στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Ανάλογα με τον τύπο και τη θέση των νεφών, μπορούν είτε να ζεστάνουν το περιβάλλον είτε να το δροσίσουν.
Τα αερολύματα έχουν ένα σύνθετο σύνολο διαφορετικών επιπτώσεων στον πλανήτη και οι άνθρωποι έχουν επηρεάσει άμεσα την παρουσία, την ποσότητα και την κατανομή τους. Και ενώ οι κλιματικές επιπτώσεις είναι περίπλοκες και μεταβλητές, οι επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία είναι σαφείς: όσο περισσότερα λεπτά σωματίδια στον αέρα, τόσο περισσότερο βλάπτει την ανθρώπινη υγεία.