Một nghiên cứu mới do NASA giúp trả lời câu hỏi hàng chục năm về ảnh hưởng của ô nhiễm không khí do con người gây ra trên mây và mưa. Nhìn cụ thể vào những đám mây ở tầng đối lưu sâu (deep convective clouds) – những đám mây ở tầng cao như mây dông (đám mây đen lớn có thể gây ra sấm sét), được hình thành bởi không khí ấm áp – nghiên cứu cho thấy ô nhiễm không khí, khói (smoke) làm cho những đám mây này khó phát triển hơn. Ô nhiễm, một mặt, góp phần tạo nên các đám mây. Tuy nhiên, ô nhiễm ở mức độ nặng có khả năng ngăn cản sự hình thành và phát triển của đám mây.
Các nhà nghiên cứu do nhà khoa học Jonathan Jiang thuộc Phòng thí nghiệm Jet Propulsion của NASA ở Pasadena, California, đã sử dụng dữ liệu quan sát từ hai vệ tinh của NASA để nghiên cứu tác động của các chất gây ô nhiễm do con người tạo ra ở các nồng độ khác nhau trên mây.
Hai vệ tinh – Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) và CloudSat. CloudSat sử dụng một radar để đo các vị trí trên đám mây và chiều cao trên phạm vi toàn thế giới, CALIPSO sử dụng một dụng cụ gọi là lidar để đo khói, bụi, ô nhiễm và các hạt vi mô khác trong không khí – gọi chung là aerosol tại cùng vị trí và gần như cùng lúc với CloudSat. Các bộ dữ liệu kết hợp cho phép các nhà khoa học nghiên cứu cách các hạt aerosol ảnh hưởng đến mây.
CALIPSO có thể phân loại aerosol thành nhiều loại – đây là tính năng đã được cải thiện hai năm trước đây khi nhóm nhiệm vụ CALIPSO phát triển các kỹ thuật cải thiện xử lý dữ liệu. Đồng thời, nhóm CloudSat cũng đã cải thiện việc phân loại các loại đám mây. Nhóm nghiên cứu của Jiang biết rằng những cải tiến này có khả năng làm rõ cách mà các aerosol khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hình thành và phát triển của mây. Ông và các đồng nghiệp đã mất khoảng hai năm để xử lý cả hai bộ dữ liệu, chọn ra khoảng thời gian 5 năm tốt nhất và khu vực nghiên cứu, và từ đó thực hiện phân tích.
Mây thường không thể hình thành mà không có sự tham gia của các hạt aerosol, vì hơi nước trong không khí không dễ dàng ngưng tụ thành nước lỏng hoặc băng, trừ khi nó tiếp xúc với các hạt aerosol. Nhưng có rất nhiều loại sol khí – ví dụ như tro núi lửa, muối biển, phấn hoa – với một loạt các kích cỡ, màu sắc, vị trí và các đặc điểm khác nhau. Tất cả những đặc điểm này ảnh hưởng đến cách các sol khí tương tác với mây. Ngay cả cùng loại sol khí cũng có thể có những hiệu ứng khác nhau ở các độ cao khác nhau trong khí quyển hoặc ở các nồng độ hạt khác nhau.
Các hạt khói (smoke particles) hấp thụ bức xạ nhiệt phát ra từ mặt đất. Điều này làm tăng nhiệt độ của các hạt khói, sau đó làm ấm không khí. Đồng thời chúng chặn ánh sáng mặt trời đến TĐ, giữ cho mặt đất mát hơn. Điều đó làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt đất và không khí. Đối với sự hình thành các đám mây, mặt đất cần phải ấm hơn và không khí cần lạnh hơn để nước trên mặt đất có thể bay hơi, lên cao và ngưng tụ trong khí quyển. Bằng cách thu hẹp khoảng cách nhiệt độ giữa mặt đất và không khí, khói ngăn chặn sự hình thành và tăng trưởng đám mây.
Các chất khí ô nhiễm của con người như sulfate và nitrat không hấp thụ nhiều bức xạ nhiệt. Ở nồng độ vừa phải, chúng kết hợp với hơi nước để ngưng tụ tạo mây, cho phép mây phát triển nhiều hơn. Tuy nhiên, nếu ô nhiễm ở mức độ nặng, số lượng hạt lớn trên bầu trời sẽ chặn ánh sáng mặt trời đến TĐ – một hiệu ứng thường thấy ở các thành phố ô nhiễm trên thế giới. Điều đó làm mát mặt đất giống như các hạt khói làm, ức chế sự hình thành của mây.
Các nhà khoa học cũng nghiên cứu các hạt sol khí bụi (dust aerosol) và nhận thấy rằng các đặc tính của chúng thay đổi rất nhiều từ nơi này sang nơi khác; mà chúng có thể ngăn chặn hoặc góp thêm cho sự hình thành đám mây. “Đó là về sự phức tạp về màu sắc và kích thước của bụi”, Jiang nói. “Bụi Sahara sáng hơn, trong khi bụi từ một sa mạc châu Á có thể sẽ tối hơn.” Bụi màu sáng hoặc nhỏ sẽ phân tán ánh sáng mặt trời và không làm ấm không khí. Các hạt bụi lớn hơn hoặc màu tối sẽ hấp thụ ánh sáng mặt trời và làm ấm không khí.
Bài báo trên tạp chí Nature Communications có tựa đề là ” Contrasting Effects on Deep Convective Clouds by Different Types of Aerosols” Đồng tác giả đến từ UCLA (Đại học California tại Los Angeles); Caltech ở Pasadena, California; Đại học Colorado, Boulder; NASA Langley Research Center ở Hampton, Virginia; và Đại học Wyoming, Laramie.
Nguồn www.jpl.nasa.gov
