שיפור הדיוק של מודלים אקלימיים

אנו מספקים רכיב-מפתח למנגנון הנדרש לקבלת חיזויים מדויקים לגביי איכות אוויר ואקלים, ושהינו פשוט יחסית ובר-שימוש,” אומר חוזה חימנס מאוניברסיטת קולרדו

אין זה סוד שאדי הפליטה, שמשאירים מאחוריהם צינורות המפלט של רכבים או ארובות המפעלים, משפיעים על האקלים ועל איכות האוויר שאנו נושמים. אפילו עצים פולטים כימיקלים המשפיעים על האטמוספרה. אולם, עד היום, מדענים לא הצליחו להבין עד הסוף לאן פונים חומרים אורגניים אלו ומה קורה להם מרגע שהם עוזבים את נקודת המקור שלהם. לשם כך פותחו מודלים לחיזוי האקלים ואיכות האוויר, מודלים שאינם מושלמים, או למצער פחות ממדויקים.

מאמץ שיתופי גדול, של יותר משישים מדענים, בראשות Jose-Luis Jimenez, פרופסור לכימיה באוניברסיטת קולוראדו, חשף מכנה משותף לבליל החומרים האורגניים הנישאים באוויר השמיים. הממצאים מספקים פיתרון מעשי, שיוכל לשפר את מהירותם ודיוקם של המודלים לחיזוי, המשמשים להבנת ההשלכות של מרססים (aerosols) אלו על האקלים ועל בריאות האדם, מסביר החוקר הראשי.

“אנו מספקים רכיב-מפתח למנגנון הנדרש לקבלת חיזויים מדויקים לגביי איכות אוויר ואקלים, ושהינו פשוט יחסית ובר-שימוש,” מוסיף החוקר. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Science.

תרכובות אורגניות מצפות חלקיקים הנישאים באוויר, כגון לכה של תרסיס צבע, ומרכיבות כתשעים אחוזים מכל מסת החלקיקים הזעירים המצויים בחלקה הגבוה של האטמוספרה. חלקיקים אלו משפיעים על היווצרות עננים, ובעקבות כך על כמות הגשמים היורדים ארצה. בנוסף, חלקיקים אלו משפיעים גם על בריאות הציבור ועלולים להוביל למחלות כדוגמת קצרת (אסטמה), מחלות לב וסרטן הריאות.

אולם, עד עתה, רק כעשרה עד שלושים אחוזים מאלפי התרכובות השונות הללו זוהו, ומחקרים קודמים התמקדו במעקב אחר תרכובות מסוימות מהן בשל התובנה כי אלו נותרות קבוע, יחסית, בטבע, מרגע שהן נכנסות לאטמוספרה. תגליות אחרונות מראות כי מסלול החיים של חומרים אלו הרבה יותר מורכב, מכיוון שפרודות אורגניות מגיבות מספר פעמים רב במסלולים שונים ומרובים. ניסיונות של מדעני אטמוספרה לעקוב אחר מסלולי חיים אלו תכופות מותירים אותם עם מערך עצום של מסלולים מסתעפים שיש לבחון.

בכדי למצוא מעט סדר בכאוס זה, החוקרים החלו לבחון חלקיקים אורגניים בגישה מכלילה יותר. באמצעות תצפיות שדה וניסיונות מעבדתיים, שבוצעו בכל רחבי העולם, הם מצאו שחומר אורגני, בסופו של דבר, נוטה ל”התגלגל” לתוצר סופי דומה, בלי קשר למקורו או למיקומו באטמוספרה.

“מה שהפתיע אותנו היה עד כמה דומה החומר האורגני כאשר עברנו ממרכז העיר מקסיקו לאי ביפן, ומשם ליער בפינלנד או להר באלפים השוויצרים,” מציין החוקר הראשי.

“האטמוספרה פועלת כמו מערבל מזון כביר ויוצרת עיסה דומה, לא משנה מה הוכנס לתוכה,” מסביר אחד מהשותפים למחקר. במחקר נמצא כי ניתן לצמצם “מרק” חלקיקים זה למספר מאפיינים אחדים, כגון היחס חמצן-פחמן, שהינם משתנים חשובים עבור חיזוי האקלים ואיכות האוויר.

“ע”י שימוש בספקטרומטר-מסות תרסיסי מצאנו כי האטמוספרה מטשטשת את ההבדלים שבין רסיסים שנפלטו ממקורות שונים מהר יחסית,” אומר אחד מהחוקרים. “זו יכולה להיות הפשטה חשובה מאוד, שהינה חיונית לשיפור איכות האוויר ולפיתוח מודלים מדויקים לחיזוי אקלים.”

מרכיב חשוב במחקר היה ההכנה של “מפה” כימית ע”י החוקרים. המפה מספקת לראשונה תמונה ברורה לדרך שבה מרססים אורגניים משתנים כאשר הם הופכים לחלק מ”מרק” החלקיקים.

המפה עוקבת אחר שני מאפיינים עיקריים – נדיפות, הנטייה של חומר להתאייד לאוויר הפתוח, והיחס חמצן-פחמן – המשתנה במהלך דרכם של הכימיקלים לאטמוספרה. יחס זה חשוב מאחר והוא מהווה מדד למידת חמצונו של החומר ונטייתו להיערם על החלקיקים הנישאים באוויר, תהליך המשפיע על האקלים ואיכות האוויר. “וכבונוס, מפת דרכים זו מסייעת לחוקרים לחזות את היכולת של הכימיקלים להשתתף בהיווצרות עננים,” מציין החוקר.

“ממצאים אלו מאפשרים לנו לבצע עבודה טובה יותר בחיזוי האקלים ואיכות האוויר העתידיים,” מסביר החוקר הראשי. “ואנו זקוקים לתחזיות טובות בכדי לבצע את הפעולות הנכונות.”

הידיעה מהאוניברסיטה