La atmósfera cambiante: una perspectiva sistémica

Clase 5: AerosolesCaracterísticas, fuentes, efectos

radiativosGF 777

Otoño 2002

GF777 Otoño 2002 LGK

Hoy: Aerosoles ...primera parte

• Balance radiativo y aerosoles

• Fuentes, formas y tamaños

• Roles de los aerosoles

• Interacciones con radiación electromagnética

• Aerosoles como núcleos de condensación

• Impactos climáticos...

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Balance Radiativo

GF777 Otoño 2002 LGKIPCC, 2001

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Aerosol: una

combinación de material en fase

condensada presente

en la atmósfera así como aquél

dentro del material

suspendido que la contiene

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Fuentes deaerosoles

•Erosión eólica

•Procesos industriales

•Combustión

•Quema de biomasa

•Volcanes

•Conversión de gas a partícula

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http://earthobservatory.nasa.gov/Library/Aerosols/

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Clasificación por tamaños...

Gruesas (“coarse”):D > 2.5m

Aitken: 0.005 <D <0.1 mAcumulación: 0.1 <D <2.5m

Finas (“fine”): D < 2.5m

Urbano

N

S

V

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UrbanoRural ContinentalRemoto

Polar DesiertoAtmósfera

libre

N

S

V

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Los aerosoles y sus roles...• Absorben, emiten y reflejan 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.

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¿Cómo y dónde condensaría el

agua si no hubiera aerosoles?

¿Qué características deben tener

los aerosoles capaces de

funcionar como núcleos de

condensación?

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Existen los aerosoles, luego hay nubes

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No en todas partes que hay agua disponible se forman nubes...se forman donde hay

aerosoles (higroscópicos/activables)

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Si no hubiera aersoles no habría nubes

Efecto indirecto o de Twomey

Hilding Köhler (1921)...

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Interacciones entre partícula y radiación electromagnética...

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Size and composition do matter!!

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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

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Los parámetros claves para estimar el forzamiento climático de los aerosoles (sulfato)

1) Estimación/predicción de la concentración de masa

(de sulfato) (emisiones, dispersión, remoción)

2) Determinación de las propiedades ópticas de los

aerosoles (sulfato) frente a la radiación solar

(tamaño, longitud de onda, forma química)

3) Determinación de la radiación solar incidente

(ángulo zenital, albedo superficial, propiedades

radiativas de gases y partículas)

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Aerosoles sulfato:efectos directo e indirecto

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Global: -0.3 a -1.3 W/m2Efecto directoSulfato antrópico

0.5% de 70TgS/a

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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

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Garreaud et al, 2000/VAMOS

CIMAR

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“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)

GF777 Otoño 2002 LGKRosenfeld, 2000, Sci, 287, 1793-1796

Australia (350x450 km2)

Termoeléctrica

Fundición de plomo

Puertode Adelaide

Refinerías de petróleo

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¿Puede calentamiento de los gases de invernadero (e.g., CO2) compensar el efecto de, mayoritariamente, enfriamiento de los

aerosoles (e.g., SO4=)?

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El efecto de calentamiento de los gases de invernadero

(e.g., CO2) es comparable pero no compensa el efecto de, mayoritariamente, enfriamiento de los aerosoles (e.g., SO4

=).

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SOCOττ

Charlson et al, 1991

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Continuará...