English
Oblaci svaki dan prekrivaju preko 60% površine našeg zelenoplavog planeta. Zasjenjuju Zemljinu površinu reflektirajući sunčevo zračenje natrag. Ali ne svi. Različite uloge imaju oblaci različitih oblika i na različitim pozicijama. Neki ipak propuštaju sunčevo zračenje, ali su dobri u zadržavanju reemitiranog zračenja sa Zemlje.
Ovaj dualni efekt koji oblaci imaju na Zemlju – hlađenje i staklenički efekt – čini ih jednim od kompleksnijih faktora koji su odgovorni za visoke nesigurnosti u projekcijama klimatskih modela. Za projekciju dinamike, pozicije i oblika oblaka potrebno je da model uopće stvori oblak. Kako bi oblak nastao, potrebno je da započne proces nukleacije. Nukleacija je kondenzacija vode ili stvaranje kristalića leda na čestici koja služi kao jezgra. Dimenzije takvih čestica se kreću od 1 mikrometra na više, poput čestice prašine.
Prema tome, za klimatske modele važne su i mikro i makro karakteristike oblaka. Modeliranje nastanka i dinamike oblaka na prostornoj skali od 1 mikrometra do nekoliko kilometara predstavlja izazov.
Jedan primjer tako sitnog ali problematičnog materijala koji se na Zemlji akumulira od Antarktike do Marjanske brazde je mikroplastika. Mikroplastika može poslužiti kao nukleacijska površina, a kako su oblaci prijevozne mase velike količine vode zbog kojih nastaju padaline – mikroplastika može utjecati na vremenske prilike.
Kako bi proučili utjecaj mikroplastike na dinamiku oblaka, u nedavno objavljenoj studiji (Busse et al., 2024.) znanstveni je tim odabrao četiri vrste plastike: LDPE, PP, PVC i PET. Testiranje su provodili u laboratoriju gdje su mikroplastiku injektirali u sitne kapljice vode koje su zatim smrzavali.
S obzirom da potiču padaline, kristalići leda su važni u oblacima. Visoko u atmosferi, kristaliziranje kapljica bez nukleacijskih čestica, odnosno jezgri, događa se tek kada se voda superohladi na oko -38 °C. Rezultati ovog eksperimenta su pokazali da je oko 50% kapljica s mikroplastičnom jezgrom prešlo u stanje kristalića leda već na temperaturi od -22 °C. Čestica koja služi kao jezgra, dopušta više temperature pri kojoj nukleacija kristalića leda može započeti. Što znači da mikroplastika u atmosferi može utjecati na vremenske prilike i klimu gradeći oblake ondje gdje ih inače ne bi bilo.
Kako mikroplastika utječe na okoliš, tako i okoliš utječe na mikroplastiku. Zbog različitih kemijskih i morfoloških svojstava, atmosferski procesi kemijski mijenjaju površinu i troše mikroplastiku na različite načine. Također objavljena početkom studenog, druga studija (Brahana et al., 2024.) je provela eksperiment u kojem se proučavao utjecaj trošenja mikroplastike na začetak nukleacije.
Rezultati eksperimenta su na PE mikroplastici pokazali da površinsko trošenje, nastalo sunčevim zračenjem, pomiče granice začetka nukleacije prema višim temperaturama. Trošenje prvo inicira kemijske promjene na površini a potom morfološke. Istovremeno su pokazali da raste potencijal nukleacije na višim temperaturama i nižem postotku vlage. Vlaga je relativna veličina koja ovisi o temperaturi zraka. Postoji takozvana točka zasićenja pri kojoj zrak ne može sadržavat više vlage od količine koju već sadrži – što dovodi do kondenzacije. Kondenzacija pri nižem postotku vlage u zraku od uobičajenog pokazuje učinkovitost nukleacijske jezgre da posluži kao površina za kondenzaciju.
Dugo se smatralo da samo anorganske čestice mogu služiti kao nukleacijske površine za kristaliće leda, ali – oblaci su ekosistemi. Mikro stanovnici atmosfere, kao bakterije i mikroalge, također utječu na dinamiku oblaka a zbog toga i na hidrološki ciklus.
Mikroorganizmi i ostale organske i anorganske čestice se s tla, biljaka i vodenih tijela podižu u zrak putem vjetra, sudaranja s padalinama. Turbulencija zraka ih zatim podiže sve više, gdje mikrobne zajednice ostaju suspendirane u zraku u prosjeku 3 dana. Tijekom tog kratkog vremena, suspendirane mikrobne zajednice se mogu transportirati preko oceana i kontinenata. A to je dovoljno da i njihove površine, kao i mikroplastike, posluže kao nukleacijske površine.
Razni mikroorganizmi mogu služiti kao nukleacijske površine i na mnogo višim temperaturama od mikroplastike, između -13 °C i -1 °C. Kao nukleacijske jezgre, od mikroplastike se razlikuju po načinu nukleacije. Mikrobi stvaraju IN protein (eng. Ice Nucleation protein) koji je vrlo učinkovit u smrzavanju vode. Kada mikrobi, preko IN proteina, posluže kao nukleacijske jezgre, povećavaju šansu za padalinama. Drugim riječima, smanjuju si vrijeme koje provedu u atmosferi i time povećavaju izglede za preživljavanjem.
Povećanjem temperature dolazi do porasta vlage u atmosferi, što izravno utječe na obrasce padalina, mijenjajući količinu i geografsku raspodjelu. Ovaj proces je dodatno potpomognut prisutnošću mikroplastike i mikroba koji djeluju kao nukleacijske površine. S obzirom na različite mikro karakteristike, i reflektivnost oblaka se mijenja. Plastično zagađenje, sagorijevanje biomase i intenzivna poljoprivreda su procesi koji potiču klimatske promjene. Tako prvi spomenuti proces povećava koncentraciju mikroplastike, dok preostala dva povećavaju koncentraciju IN proteina u atmosferi. Naši postupci utječu kroz mnoge nevidljive ruke na ovu igru pozitivnih sprega.
