השפעתם המקומית של אירוסולים באטמוספירה יכולה להיות רבה מזו של אפקט החממה

ד”ר אילן קורן, מהמחלקה למדעי הסביבה של מכון ויצמן למדע, גרם לפני שנים אחדות לסערה בקהילת מדעני האטמוספירה, כאשר עם שותפים למחקר, העלה את רעיון שהשפעתם של חלקיקים זעירים המרחפים באוויר על כיסוי העננות בכדור-הארץ, יכול להיות אחד הגורמים העיקריים לשינויים אקלימיים, וכי השפעתו המקומית של גורם זה רבה מזו של אפקט החממה. ואולם, הקושי במדידת החלקיקים האלה, והמורכבות הכרוכה בבניית מודל מתמטי לחישוב השפעתם הכוללת, על-פי יחסי הגומלין בין כל מאפייניהם הפיסיקליים, יצרו תחומי אי בהירויות רבים. כעת, נראה שעלה בידו לאסוף די עדויות העשויות לשכנע את הקהילה המדעית בצדקתו.

תהליך היווצרותם של עננים תלוי בנוכחות אירוסולים, כגון מלח ים או אבק מדבר. חלקיקים קטנים אלו משמשים מעין “זרעים”, שסביבם מתעבים אדי מים, ויוצרים טיפות מים זעירות. כאשר נוצרות הטיפות הזעירות, משתחרר חום כמוס, שגורם להן לעלות לשכבות אוויר גבוהות יותר. תוך כדי עלייתן, הן מתנגשות ומתמזגות עם טיפות נוספות שנמצאות סביבן, ויחד יוצרות טיפות גדולות יותר. בהגיען לגודל מסוים, גובר כוח הכבידה על כוח העילוי, וגורם להן ליפול מהענן כטיפות גשם.

במחקר קודם מצאו ד”ר קורן ושותפיו למחקר הוכחות לכך שמציאותם של חלקיקם עודפים באטמוספירה, אשר מקורם בין השאר בזיהום אוויר ובשרפת יערות, מוביל להגדלת כמות הטיפות הזעירות, על חשבון הקטנה יחסית של כמות הטיפות הגדולות יותר. תהליך זה גורם להפחתת כמות הגשם. הטיפות הזעירות עולות גבוה יותר באטמוספירה, ובכך יוצרות עננים גבוהים וגדולים יותר שמתקיימים זמן ארוך יותר. דבר זה מגדיל את כיסוי העננים, ובעקבות זאת להחזרה רבה יותר של קרינת השמש אל החלל, ולהתקררות כדור-הארץ.

ואולם במחקר אחר, הראה ד”ר קורן שסוגים מסוימים של אירוסולים – אלו המכילים פחמן שחור – עלולים גם להפחית את כמות העננים ובכך להוביל להשפעה מקומית מחממת. תופעה זו מתרחשת משום שהפחמן השחור סופג חלק מקרינת השמש, ועל ידי כך מחמם את האטמוספירה, בעוד הקרקע – שממנה הקרינה נמנעת – מתקררת. תופעה זו מונעת את אי היציבות המאפיינת אקלים שבו מתפתחים עננים. וכך, באקלים יציב נוצרים פחות עננים; כשיש פחות עננים, יש פחות קרינה מוחזרת אל החלל; קרינה רבה יותר מגיעה לאטמוספירה וגורמת להתחממות כדור-הארץ.

חלק מקובעי המדיניות סבורים שעל ידי שקלול כל המרכיבים, החימום שבאפקט החממה עם השפעת האירוסולים (המקררים ברובם), אפשר להגיע לאיזון, כך שסך השינוי האקלימי הגלובלי יקטן. ד”ר קורן טוען שמקור הבעיה הוא דווקא בשינוי האקלימי המקומי, ולא בזה הגלובלי. עננים לא ימטירו משקעים כבדים מעל לאזורים הרגילים כמו יערות-גשם, ויעברו להמטיר גשם, למשל, מעל לים. חיבור ההשפעה המקומית לשינוי האקלימי הגלובלי הנגרם על-ידי גזי החממה, יכול להוביל לתוצאות הרות אסון.

שאלה נוספת שעולה, היא, כיצד ובאיזו מידה חלקיקים זעירים ומקומיים מסוגלים להשפיע על מערכות גדולות של מזג אוויר. אין ספק שהאירוסולים ממלאים תפקיד במערכות אלו, אולם יש הסבורים שהשפעה זו קטנה בהשוואה להשפעתם של גורמים אקלימיים מרכזיים כמו טמפרטורה, לחץ, כמות אדי המים באוויר וכיווני הרוחות.

כדי להשיב על טיעונים אלו, עבד ד”ר קורן עם ד”ר יורם קאופמן ממרכז החלל גודראד של סוכנות החלל האמריקאית, נאס”א *. המדענים מצאו דרך להפריד את השפעת האירוסולים מהשפעת הגורמים המטאורולוגיים. הם השתמשו ברשת חישני קרקע AERONET ומדדו את ההשפעה של ריכוז האירוסולים על כיסוי העננים ואת כמות הקרינה שהם סופגים בזמנים שונים, ובמקומות שונים בעולם. ספיגת הקרינה מושפעת במעט מהמערכת המטאורולוגית, כך שאם צודקים הספקנים ומערכת זו היא הגורם המכריע בתהליכי השינוי האקלימי, הרי שצריכה להתקיים התאמה מועטה בלבד בין ספיגת הקרינה באירוסולים וכמות העננים. אך במחקרם של קאופמן וקורן נמצאה רמת התאמה גבוהה מאוד: ככל שגדלה כמות האירוסולים, גדל כיסוי העננים, וככל שגדלה ספיגת הקרינה של האירוסולים, קטן כיסוי העננים. תוצאה זו התקבלה בכל המקומות ובכל עונות השנה. ממצאים אלו התפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי Science.

“אנו מקווים שהמחקר הזה סוגר את המעגל”, אומר ד”ר קורן, “ומקווים שמקבלי ההחלטות יתחילו להתייחס לנושא שינוי האקלים מזווית חדשה, שתתחשב גם בהשפעה המקומית של האירוסולים, ולא רק בהשפעתם הגלובלית.”

* ד”ר יורם קאופמן, מהמובילים והבולטים בחקר הארוסולים באטמוספירה, נהרג לאחרונה בתאונה קטלנית בשעה שרכב על אופניו, בקרבת מרכז החלל גודארד.

ניסוח ועריכה: ח. י. גליקזם, תרגומים וכתיבה טכנית