Najsvetlejši sončni zahodi, oblačno nebo in dnevi, ko vsi kašljajo, imajo nekaj skupnega: vse to zaradi aerosolov, drobnih delcev, ki lebdijo v zraku. Aerosoli so lahko drobne kapljice, prašni delci, koščki finega črnega ogljika in druge snovi, ki lebdijo v ozračju in spremenijo celotno energijsko bilanco planeta.
Aerosoli imajo velik vpliv na podnebje planeta. Nekateri, kot sta črni in rjavi ogljik, ogrevajo Zemljino atmosfero, medtem ko jo drugi, kot kapljice sulfata, hladijo. Znanstveniki verjamejo, da na splošno celoten spekter aerosolov na koncu nekoliko ohladi planet. Še vedno pa ni povsem jasno, kako močan je ta hladilni učinek in koliko napreduje v dneh, letih ali stoletjih.
Kaj so aerosoli?
Izraz "aerosol" je vsestranski izraz za številne vrste majhnih delcev, ki se nahajajo v atmosferi, od njenih najbolj oddaljenih robov do površine planeta. Lahko so trdni ali tekoči, neskončno majhni ali dovolj veliki, da jih vidimo s prostim očesom.
»Primarni« aerosoli, kot so prah, saje ali morska sol, prihajajo neposredno s površine planeta. V ozračje jih dvignejo sunkoviti vetrovi, dvignejo visoko v zrak zaradi eksplozivnih vulkanov ali izstrelijo iz dimnikov in požarov. »Sekundarni« aerosoli nastanejo, ko različne snovi, ki lebdijo v ozračju – na primer organske spojine, ki jih sproščajo rastline, kapljice tekoče kisline ali drugi materiali – trčijo, kar povzroči kemično ali fizikalno reakcijo. Sekundarni aerosoli na primer ustvarjajo meglico, po kateri so dobile ime Great Smoky Mountains v Združenih državah.
Aerosoli se sproščajo iz naravnih in antropogenih virov. Prah se na primer dviga iz puščav, suhih rečnih bregov, suhih jezer in mnogih drugih virov. Koncentracije aerosolov v ozračju naraščajo in padajo s podnebnimi dogodki; v hladnih, suhih obdobjih v zgodovini planeta, kot je zadnja ledena doba, je bilo v ozračju več prahu kot v toplejših obdobjih Zemljine zgodovine. Toda ljudje so vplivali na ta naravni cikel – nekateri deli planeta so postali onesnaženi s produkti naših dejavnosti, drugi pa so postali pretirano mokri.
Morske soli so še en naravni vir aerosolov. Iz oceana jih odpihneta veter in morski pršilki ter zapolnijo nižje dele ozračja. Nasprotno pa lahko nekatere vrste zelo eksplozivnih vulkanskih izbruhov izstrelijo delce in kapljice visoko v zgornjo atmosfero, kjer lahko lebdijo mesece ali celo leta, viseči več kilometrov od zemeljske površine.
Človeška dejavnost proizvaja veliko različnih vrst aerosolov. Izgorevanje fosilnih goriv proizvaja delce, dobro znane kot toplogredni plini – zato vsi avtomobili, letala, elektrarne in industrijski procesi proizvajajo delce, ki se lahko kopičijo v ozračju. Kmetijstvo proizvaja prah in druge izdelke, kot so aerosolni dušikovi izdelki, ki vplivajo na kakovost zraka.
Na splošno so človeške dejavnosti povečale skupno količino delcev, ki lebdijo v ozračju, in zdaj je približno dvakrat več prahu kot v 19. stoletju. Število zelo majhnih (manj kot 2,5 mikronov) delcev materiala, ki se običajno imenuje "PM2,5", se je od industrijske revolucije povečalo za približno 60 %. Tudi drugi aerosoli, kot je ozon, so se povečali, kar ima resne posledice za zdravje ljudi po vsem svetu.
Onesnaženost zraka povezujejo s povečanim tveganjem za bolezni srca, možgansko kap, pljučne bolezni in astmo. Po nekaterih nedavnih ocenah so bili drobni delci v zraku leta 2016 odgovorni za več kot štiri milijone prezgodnjih smrti po vsem svetu, najbolj prizadeti pa so bili otroci in starejši. Zdravstvena tveganja zaradi izpostavljenosti finim delcem so najvišja na Kitajskem in v Indiji, zlasti v mestnih območjih.
Kako aerosoli vplivajo na podnebje?
Aerosoli vplivajo na podnebje na dva glavna načina: s spreminjanjem količine toplote, ki vstopa v ozračje ali iz njega, in z vplivanjem na nastanek oblakov.
Nekateri aerosoli so tako kot mnoge vrste prahu iz zdrobljenega kamna svetlih barv in celo rahlo odbijajo svetlobo. Ko sončni žarki padejo nanje, odbijajo žarke nazaj od ozračja in preprečujejo, da bi ta toplota dosegla zemeljsko površje. Toda ta učinek ima lahko tudi negativno konotacijo: izbruh gore Pinatubo na Filipinih leta 1991 je vrgel v visoko stratosfero količino drobnih delcev, ki odbijajo svetlobo, kar je bilo enako površini 1,2 kvadratnih milj, kar je nato povzročilo ohlajanje planeta, ki se ni ustavilo dve leti. In izbruh vulkana Tambora leta 1815 je povzročil nenavadno hladno vreme v Zahodni Evropi in Severni Ameriki leta 1816, zato se ga je prijel vzdevek "Leto brez poletja" - bilo je tako hladno in mračno, da je celo navdihnilo Mary Shelley, da je napisala svojo gotsko roman Frankenstein.
Toda drugi aerosoli, kot so majhni delci črnega ogljika iz zgorelega premoga ali lesa, delujejo obratno in absorbirajo toploto sonca. To na koncu segreje ozračje, čeprav ohlaja zemeljsko površino z upočasnitvijo sončnih žarkov. Na splošno je ta učinek verjetno šibkejši od hlajenja, ki ga povzroča večina drugih aerosolov – vendar zagotovo ima učinek in več ogljikovega materiala se nabere v ozračju, bolj se ozračje segreje.
Aerosoli vplivajo tudi na nastanek in rast oblakov. Vodne kapljice se zlahka združijo okoli delcev, zato ozračje, bogato z aerosolnimi delci, spodbuja nastanek oblakov. Beli oblaki odbijajo vhodne sončne žarke in jim preprečujejo, da bi dosegli površje ter segreli zemljo in vodo, hkrati pa absorbirajo toploto, ki jo ves čas seva planet, in jo ujamejo v spodnji atmosferi. Odvisno od vrste in lokacije oblakov lahko okolico ogrevajo ali hladijo.
Aerosoli imajo zapleten nabor različnih vplivov na planet in človek je neposredno vplival na njihovo prisotnost, količino in porazdelitev. In čeprav so podnebni vplivi zapleteni in spremenljivi, so posledice za zdravje ljudi jasne: več kot je drobnih delcev v zraku, bolj škoduje zdravju ljudi.