lgk ceaza junio 2003 laura gallardo klenner phd meteorología química, lgallard@dim.uchile.cl...

LGK CEAZA Junio 2003

Laura Gallardo KlennerPhD Meteorología Química,

lgallard@dim.uchile.cl

AEROSOLES ATMOSFÉRICOS Y EL CICLO DEL AGUA

•+dos invitaciones

LGK CEAZA Junio 2003

Contenidos

•Aerosoles atmosféricos

•El agua y la lluvia

•Aerosoles, ciclo del agua y clima

–Efecto directo–Efecto indirecto

•Una propuesta científica

LGK CEAZA Junio 2003

Existen los aerosoles, luego hay nubes

LGK CEAZA Junio 2003

Aerosol: una

combinación de material en fase

condensada presente

en la atmósfera así como aquél

dentro del material

suspendido que la contiene

LGK CEAZA Junio 2003

LGK CEAZA Junio 2003

Interacciones entre partícula y radiación electromagnética...

LGK CEAZA Junio 2003

Denver, Colorado 1981Aerosoles finos (<2.5m) %bext

Sulfato de amonio(NH4)2SO4

20.2

Nitrato de amonioNH4NO3

17.2

Carbono orgánico 12.5Carbono elemental

("scattering")6.5

Carbono elemental(absorción)

31.2

Dióxido de nitrógenoNO2

5.7

Otros 6.6Total 100

absscatext

-τo

z-bo

bbb

eIeI=I ext

LGK CEAZA Junio 2003

LGK CEAZA Junio 2003

Si no hubiera aersoles no habría nubes

Efecto indirecto o de Twomey

Hilding Köhler (1921)...

LGK CEAZA Junio 2003

Las propiedades radiativas de las nubes dependen de la disponibilidad de agua y del

número de núcleos de condensación

Pocas gotas grandes...nube más oscura y poco reflectora

Muchas gotas pequeñas...nube más blanca y muy reflectora

LGK CEAZA Junio 2003

“Ship tracks”...Norte América -0.16 Wm-2 NH

-0.06 Wm-2 SH•El penacho del barco (rico en aerosoles) aumenta el número de CCN y su eficiencia (disminuye el radio de las gotas).Ergo:•Las nubes se tornan más reflectantes (aumenta el albedo)•Aumenta la duración de las nubes (llueve menos)

Efecto indirecto

LGK CEAZA Junio 2003

Nubes sucias vs nubes limpias

(Ramanathan et al, 2002)

Sucias Limpias

LGK CEAZA Junio 2003

Sahelian droughts and S-cycle in Europe and the US?

The indirect effect of anthropogenic sulfate has the potential to provoke a broad southward shift of tropical circulation and rainfall, due to a stronger surface cooling in the NH than the SH (Rostantyn and Lohmann, 2002).

Obs

Mod (S)

1901-1998 rainfall trend

LGK CEAZA Junio 2003

West's pollution 'led to African droughts'

(BBC, June 2002)

It's the first time we've seen a connection between pollution in the mid-latitudes and climate in the tropics (Johann Feichter, MPI_Hamburg)http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/africa/2042856.stm

LGK CEAZA Junio 2003

Los aerosoles y sus roles...• Absorben, emiten y dispersan luz

(“scattering”)...afectan el balance radiativo del

planeta• Proveen superficies para la deposición

de moléculas...favorecen la condensación y

formación de nubes• Proveen superficies sobre las cuales

ocurren reacciones químicas...actúan como catalizadores de

reaccionesAdemás, al ser respirables (<10m),

pueden provocar efectos sobre la salud.

LGK CEAZA Junio 2003

Agua atmosférica y lluviaEl agua (H2O) es un compuesto con una estructura dipolar que

se presenta en la atmósfera en fases sólida, líquida y gaseosa

Gota de lluvia (1000 m,1) Núcleo de condensación (0.1 m, 106)

Gota de nube (10m, 106)

LGK CEAZA Junio 2003

Para que llueva

Las gotas deben crecer. Esto requiere•colisiones y coalescencia•interacciones entre gotas de agua y cristales de hielo

Para que se den estos procesos se necesita:•Aerosoles•Movimiento verticales (ascenso y descenso)

LGK CEAZA Junio 2003

Los reactores nubosos

LGK CEAZA Junio 2003IPCC, 2001

LGK CEAZA Junio 2003

• Los aerosoles son centrales al ciclo hidrológico en tanto hacen

posible la formación de nubes y éstas actúan como reactores

donde se forman aerosoles

• Los aersoles, según su composición y tamaño, dispersan y

absorben luz solar y alteran las propiedades radiativas de las

nubes y su longevidad

• Existe evidencia empírica de perturbaciones del ciclo

hidrológico que se asocian a la presencia de aerosoles

antrópicos

• El impacto climático de los aerosoles atmosféricos y su

interacción con el ciclo hidrológico constituye el eslabón más

débil para nuestra capacidad de identificar escenarios futuros y

medidas de mitigación y adaptación

...

LGK CEAZA Junio 2003

¿Y en Chile?

LGK CEAZA Junio 2003

El subtrópico costa afuera de Chile y los estratocúmulos (Sc) persistentes

•La capa de Sc subtropicales costa afuera de Chile es la más grande y persistente del mundo

•Los Sc modulan el clima regional y global (gran albedo, enfriamiento y estabilización)

LGK CEAZA Junio 2003

Emisiones de SO2 en Chile (1850-2000)...Un país minero

Lefhon et al, 1999

CONAMA, 2001

LGK CEAZA Junio 2003

¿Volcanes?

•¡¡¡Más de 100 volcanes activos!!!•Sólo dos (Lascar y Lonquimay) caracterizados

LGK CEAZA Junio 2003

Dimetil SulfuroDMS CH3-S-S-CH3

DMS

SO2 MSA

H2SO4 CCN

T

Charlson et al, 1987

Las emisiones biogeoquímicas también son importantes...

¿pero cuánto son?

LGK CEAZA Junio 2003

Direct radiative forcing (Wm-2)

Estimación de modelos globales para aerosoles sulfato (Boucher et al, 2001)

Global-mean: -0.4 Wm-2 -1.0 Wm-2

Normalized forcing: -140 W (g SO4=) -1

Indirect radiative forcing (Wm-2)

Subtrópico chilensis y Sc

LGK CEAZA Junio 2003

Garreaud et al, 2000

CIMAR-5

Hay megaciudades...más aerosoles (orgánicos e inorgánicos)

LGK CEAZA Junio 2003

• La capa de Sc subtropicales costa afuera de Chile es la

más grande y persistente del mundo

• Los aersoles sulfato reflejan luz solar y alteran las

propiedades radiativas de las nubes y su longevidad

• En Chile central y norte hay grandes emisiones de

aerosoles sulfato tanto naturales como antrópicas

• Los modelos globales sugieren que estas emisiones

tienen efectos directo e indirecto que podría tener

consecuencias regionales y globales

• Chile ofrece una plataforma privilegiada para estudiar

las interacciones entre aerosoles, nubes y clima

...

LGK CEAZA Junio 2003

Biotic and Abiotic Sulfur

Impacts on Stratocumulus

(BASIS)

LGK CEAZA Junio 2003

LGK CEAZA Junio 2003

•¡Nuevo plan científico!

http://www.igac.unh.edu/SciencePlan5.pdf

…Más participación e integración

...¿Es la química atmosférica amplificador o atenuador del cambio climático?

...¿Cómo se conecta lo regional (calidad del aire) y lo global (cambio climático)?

...8th Scientific Conference of the IGAC Project4-9 September 2004, Christchurch, New Zealand

contact: Kim Gerard kim@conference.co.nz

(http://www.cmm.uchile.cl/IGAC_CMM/)