Le nuvole svolgono un ruolo cruciale nelle dinamiche climatiche dell’atmosfera, ma i loro effetti sono fonte di molte incertezze nei modelli. Queste aree grigie vengono tuttavia sempre meglio comprese. Ad esempio, Jiaoshi Zhang, della Washington University di Saint-Louis, e i suoi colleghi, hanno appena identificato un nuovo meccanismo che contribuisce alla loro formazione.
La nascita delle nuvole riguarda tanto la fisica quanto la chimica. Nella troposfera, lo strato atmosferico più vicino al suolo e che si eleva fino a circa 15 chilometri sopra il livello del mare, il vapore acqueo si condensa formando goccioline. Questi diventano, a seconda dei diversi parametri meteorologici (temperatura, umidità, pressione atmosferica), stratocumuli, cumulonembi o cirri.
Ma per condensarsi, il vapore ha bisogno della presenza di particelle sospese nell’aria a cui attaccarsi. Finora, per i climatologi, la formazione di nuove particelle sopra le nuvole, nell'alta troposfera, era il risultato dei cosiddetti processi “convettivi”: gli aerosol (particelle fini) emessi dalla superficie terrestre salivano e crescevano attraverso complesse reazioni chimiche.
Tuttavia, Jiaoshi Zhang e i suoi colleghi hanno identificato un altro meccanismo per la formazione di queste particelle. Grazie ai dati osservativi raccolti durante due missioni effettuate dalla NASA nel 2016 e nel 2017 nelle regioni settentrionali dell’Oceano Pacifico e dell’Oceano Atlantico, hanno dimostrato un processo chimico per la creazione di particelle che avviene a livello della tropopausa. Quest'ultima segna il confine tra la troposfera, ricca di vapore acqueo, e la stratosfera, in alto, la cui aria secca è carica di ozono (O3), con il famoso strato di ozono che ci protegge dalle radiazioni ultraviolette del sole. Quando una massa d'aria stratosferica, carica di ozono, supera questo confine e scende nella troposfera, una reazione di ossidazione porta alla formazione di nuove particelle.
I ricercatori hanno dimostrato che, mentre scende nella troposfera, l’aria stratosferica carica di ozono reagisce con il vapore acqueo, favorendo la produzione di un ossidante dominante nell’atmosfera: il radicale ossidrile (OH). Elevate concentrazioni di ossidrili, in prossimità della tropopausa, si trovano in un ambiente ricco di anidride solforosa (SO2). Ma l'associazione SO2 e OH porta alla produzione di acido solforico, noto per innescare la formazione di nuove particelle di zolfo.
Il team ha anche scoperto che questo fenomeno meteorologico si verificava più frequentemente quando il soleggiamento era al massimo, mentre la sua intensità era maggiore durante l'estate. Questa osservazione è un indizio che rafforza lo scenario proposto, perché è noto che la radiazione solare promuove la produzione di radicali idrossilici. Inoltre, la formazione di particelle per intrusioni di aria stratosferica è stata osservata in vaste aree geografiche, in particolare nelle aree marine, a basse e alte latitudini.
Questo nuovo meccanismo di formazione delle particelle all’origine delle nuvole sarà essenziale per migliorare i modelli climatici. Ciò è tanto più cruciale in quanto le elevate concentrazioni di anidride solforosa nella troposfera derivano, tra le altre cose, dal traffico aereo e dai megaincendi. “In epoca preindustriale, le emissioni di SO2 erano più deboli, precisa Slimane Bekki, ricercatore del Laboratorio di osservazione delle atmosfere e dello spazio dell'Istituto Pierre-Simon-Laplace. Al giorno d'oggi, le emissioni di SO2 sono essenzialmente antropiche. Possono influenzare la formazione dei cirri e quindi il clima. Sarà necessario integrare correttamente questo meccanismo nei modelli climatici per tenere conto degli effetti di queste emissioni di origine antropica. »
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