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La PIOGGIA può pulire l'atmosfera? Nuovo Studio

Chimici atmosferici del MIT hanno determinato quanto possa essere efficace la pioggia nella pulizia nell'atmosfera.

Data l'altitudine di una nuvola, la dimensione delle goccioline, il diametro e la concentrazione di aerosol, la squadra può ora ottenere una stima  più accurata dei tassi di coagulazione tra le gocce di pioggia e le particelle di aerosol che a loro volta potrebbero essere utilizzati per determinare la misura in cui la pioggia naturale può contribuire a mantenere più pulito il cielo.

Prima di colpire la terra, le gocce di pioggia attirano un numero di particelle di aerosol nell'atmosfera. Questa processo naturale chiamato "coagulazione" aiuta a mantenere più pulito il cielo rimuovendo le sostanze inquinanti come fuliggine, solfati e particelle organiche dall'aria.

Anche se non è il primo del suo genere, un esperimento sulla coagulazione tra goccioline e particelle di aerosol è stato eseguito dai chimici atmosferici del MIT nel mese di agosto 2015, in cui si è determinata  la probabilità della pioggia di attrarre particelle di aerosol. I risultati, pubblicati sulla rivista Atmospheric Chemistry and Physics, sono stati attestati da Dan Cziczo, un professore di chimica atmosferica al MIT, per essere le stime più accurate della coagulazione tra gocce di pioggia e particelle di aerosol ottenute finora.

I ricercatori hanno utilizzato una camera di vetro alta 0,91 m facendo cadere singole gocce di pioggia ad una velocità e  dimensione controllate. Come le gocce cadevano attraverso la camera, i ricercatori hanno pompato particelle di aerosol e misurato la velocità con cui goccioline e aerosol si sono fuse o coagulate. Dalle misure effettuate hanno calcolato l'efficienza della coagulazione di pioggia, ossia la capacità di una gocciolina di ottenere particelle di aeresol mentre cade. In generale, hanno trovato che più piccola è la goccia più è probabile che si ottenga una particella di aerosol. Condizioni di bassa umidità relativa sembravano aver favorito la coagulazione.  Le misurazioni possono essere utilizzate per prevedere il potenziale di pioggia che possa cancellare una serie di particelle di aerosol dall'atmosfera.

Per avere un quadro più preciso della coagulazione, il gruppo di Cziczo ha costruito una nuova camera con un generatore di singolo droplet, uno strumento che può essere calibrato per produrre singole gocce in uno specifico formato, frequenza e carica. In genere, i generatori di goccioline impartiscono troppo carica su una goccia. Per produrre le cariche elettriche che le goccioline effettivamente trasportano nell'atmosfera, il team ha utilizzato una piccola sorgente radioattiva capace di "spogliare" una piccola quantità di carica da ogni goccia. La squadra ha poi pompato nella parte inferiore della camera di particelle di aerosol di dimensioni note. Mentre cadevano a terra, le goccioline sono evaporate lasciando solo il sale e se si è verificata la coagulazione, le particelle di aerosol che sono state quindi convogliate attraverso un unico spettrometro di massa delle particelle, che ha determinato se il sale e, di conseguenza, la goccia, ha attratto un aerosol.

I ricercatori hanno eseguito esperimenti multipli, variando l'umidità relativa della camera così come la dimensione e la frequenza delle gocce. Hanno calcolato l'efficienza di coagulazione per ogni corsa e hanno scoperto che le goccioline più piccole hanno più probabilità di attrarre aerosol soprattutto in condizioni di bassa umidità relativa. In ultima analisi, Cziczo ha spiegato che una migliore comprensione delle interazioni tra le particelle e goccioline darà agli scienziati un'idea più chiara della traiettoria del cambiamento climatico. Una delle maggiori incertezze nelle proiezioni del riscaldamento globale è come i gas serra influenzano la formazione di nubi.

"Questo tipo di dati è carente nella letteratura e dovrebbe migliorare le simulazioni del modello di come nuvole e  gocce di nebbia possono pulire le particelle di aerosol", sostien Margaret Tolbert, un professore di chimica e biochimica presso l'Università del Colorado, che non è stato coinvolto nello studio. "I miglioramenti nella comprensione della microfisica degli aerosol aiuta in ultima analisi, con delle previsioni della qualità dell'aria e del cambiamento climatico, dal momento che gli aerosol giocano un ruolocentrale a loro volta."

A.T.

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