Het afkoelende effect van aerosolen voegt een onzekerheid van bijna één graad toe aan klimaatmodellen. Sulfaat vormt een van de aerosoltypen met de meeste impact. Uit een analyse van veelgebruikte modellen blijkt nu dat hun voorspellingen over het ontstaan van sulfaataerosolen in de atmosfeer verschillen met bijna een factor twee. De PACE-satelliet gaat helpen bij het aanwijzen van de meest accurate modellen. Publicatie in Journal of Geophysical Research.
Aerosolen zijn een van de grootste onbekende factoren bij het voorspellen van toekomstige klimaatscenario’s. Ze hebben netto een afkoelend effect, maar de onzekerheidsmarge strekt zich uit tot wel één graad. Dat heeft twee redenen. Ten eerste hebben we een slecht overzicht van de aerosolverdeling in de atmosfeer. De onlangs gelanceerde PACE-satelliet zal dit beeld de komende jaren verbeteren. Ten tweede begrijpen wetenschappers de talloze processen in de atmosfeer die gassen in aerosolen veranderen nog onvoldoende.
Het OCI-instrument, ook aan boord van PACE, brengt fytoplankton in de oceaan in kaart. Fytoplankton produceert grote hoeveelheden dimethylsulfide (DMS). Credit: NASA
Klimaatmodellen schatten in welke mate deze chemische reacties plaatsvinden in de atmosfeer, op basis van onze kennis over de aanwezigheid van bepaalde gassen. De belangrijkste zwavelgassen die in aerosolen veranderen zijn dimethylsulfide (DMS) en zwaveldioxide (SO2). DMS is de grootste natuurlijke bron van zwavel en SO2 heeft voornamelijk een antropogene oorsprong, bijvoorbeeld de uitstoot van schepen. Vooral de concentraties van DMS zijn slecht bekend omdat dit gas ontstaat in de oceaan.
Een team van wetenschappers, onder wie Yusuf Bhatti (SRON / Uni Canterbury), heeft nu zeven veelgebruikte klimaatmodellen vergeleken op hun voorspellingen van zwavelgassen die veranderen in sulfaataerosolen. Ze zien verschillen van bijna een factor twee, met een spreiding van 79%. Bhatti: ‘Dit komt deels door de onbekende hoeveelheid DMS, maar ook doordat wetenschappers keuzes moeten maken over welke sulfaatreacties ze in hun modellen opnemen. Het kost teveel rekenkracht om alle reacties mee te nemen.’
Sinds de lancering van de PACE-satelliet afgelopen februari brengt het Nederlandse SPEXone-instrument de hoeveelheid en eigenschappen van aerosolen in de atmosfeer in kaart. Naarmate er meer data binnenstroomt zullen Bhatti en zijn SRON-collega’s een beter beeld krijgen van deze verdeling. De komende jaren zal hieruit blijken welke modellen de beste voorspellingen doen over sulfaataerosolen. Daaruit kunnen ze afleiden welke reacties waar in de atmosfeer plaatsvinden. Bhatti: ‘Uiteindelijk snappen we beter hoe sulfaataerosolen ontstaan, terwijl dat nu nog een van de soorten is waar de grootste onzekerheid aan hangt.’
Credit: Yusuf Bhatti
Climate models give different predictions on sulfate aerosol formation
The cooling effect of aerosols adds an uncertainty of almost one degree in climate models. Sulfate aerosols are one of the most impactful types. An analysis of several widely-used models now concludes that their predications on the creation of sulfate aerosols in the atmosphere differ almost as much as a factor of two. The PACE satellite will help to reveal which models are most accurate. Publication in Journal of Geophysical Research.
Aerosols are one of the largest unknown factors in predicting future climate scenarios. They have a net cooling effect, but how much is uncertain by almost one degree. This has two reasons. For one, we have a poor overview of the aerosol distribution in the atmosphere. The recently launched PACE satellite will improve this picture in the coming years. Secondly the countless processes turning gases into aerosols are complex.
Phytoplankton in the ocean as identified by the OCI-instrument, which is also onboard the PACE satellite. These produce large amounts of dimethyl sulfide (DMS). Credit: NASA
Climate models estimate to what extent these chemical reactions take place in the atmosphere, based on what we know about the abundance of gases. The main sulfuric gases turning into aerosols are dimethyl sulfide (DMS) and sulfur dioxide (SO2). DMS is the largest natural source of sulfur and SO2 is mainly human-made, for example by ships. Especially DMS concentrations are unknown as they occur in rough oceanic conditions.
A team of scientist, including Yusuf Bhatti (SRON / Uni Canterbury), has now compared seven widely-used climate models on their predictions of sulfuric gases turning into sulfate aerosols. They find differences almost as large as a factor of two. They see a spread of 79%. Bhatti: ‘This is partly due to the unknown abundance of DMS, but also because scientists have to make choices on which sulfate reactions to include in their models. Taking all reactions into account requires way too much computing power.’
Since the launch of the PACE satellite last February, the onboard Dutch SPEXone instrument has been mapping the amount and properties of aerosols across the atmosphere. While the data is coming in, Bhatti and his SRON colleagues are getting a better picture of this distribution. In the coming years this will reveal which models make the best predictions regarding sulfate aerosols. From those they can extract which reaction happens where in the atmosphere. Bhatti: ‘In the end we get a better understanding of how sulfate aerosols, one of the most important and uncertain aerosols, are created.’
Credit: Yusuf Bhatti
