In schone lucht baren kleine deeltjes grote stormen

Meteorologie Stormen en regens worden heftiger met superkleine deeltjes in schone en vochtige lucht. Dat tonen metingen in de Amazone, waar een smerige industriestad is omgeven door ongerepte natuur.

De cumulonimbus of buienwolk, die ook wel donderwolk wordt genoemd omdat regenbuien hieruit vaak gepaard gaan met onweer. Op deze foto staat een bijzonder type donderwolk: de aambeeldwolk, ofwel de cumulonimbus incus, die is te herkennen aan de platte bovenkant. Foto Istock

Superkleine deeltjes kunnen grote invloed hebben op de ontwikkeling van storm en neerslag. De deeltjes, die vooral afkomstig zijn van voertuigen, industrie en natuurbranden, versterken stormen en zorgen voor meer regen.

Dit ontdekte een internationale groep onderzoekers toen ze weer- en luchtmetingen bekeken in de buurt van de grote Braziliaanse stad Manaus in de Amazone. Hun resultaten verschenen donderdag in Science. De deeltjes beïnvloeden het weer alleen in gebieden met een schone lucht en een hoge luchtvochtigheid.

De metingen zijn afkomstig van het GoAmazon experiment dat van 1 januari 2014 tot 31 december 2015 keek naar de weersomstandigheden, atmosferische gassen, wolkvorming en aerosolen (stof- of vloeistofdeeltjes in de lucht) in de omgeving van Manaus. „Dit is een bijzondere locatie, een grote industriële stad in het midden van ongerept regenwoud”, mailt Jiwen Fan van de Pacific Northwest National Laboratory in de Verenigde Staten. „De metingen daar gaven ons een unieke kans om de invloed van ultrafijne deeltjes afkomstig van een stad te bestuderen in een omgeving waar de lucht verder schoon is. We hebben aan kunnen tonen dat stormen heftiger zijn met meer neerslag als deze deeltjes aanwezig zijn.”

Dat de deeltjes, die kleiner zijn dan een duizendste van de doorsnee van een haar, zoveel impact kunnen hebben, was tot nu niet bekend. „We wisten al dat grotere stofdeeltjes de condensatie van water in de lucht en daarmee de vorming van (regen)wolken kunnen versnellen”, vertelt klimaatonderzoeker Martin de Graaf van het KNMI en de TU Delft.

Op plekken waar die grotere deeltjes niet aanwezig zijn, zoals in de schone lucht boven het Amazoneregenwoud, condenseert waterdamp minder snel tot druppels. De luchtvochtigheid is daardoor een stuk hoger. Onder die omstandigheden krijgen de ultrafijne deeltjes de kans om ook een rol te spelen.

Opwaartse luchtstroom

Uit simulaties van de onderzoekers blijkt dat de deeltjes weliswaar klein zijn, maar door hun grote aantal toch zorgen voor de condensatie van de waterdamp bij hoge luchtvochtigheid. Hierbij komt warmte vrij die een opwaartse luchtstroom in de wolken veroorzaakt. De stroom trekt meer waterdamp omhoog die ook weer condenseert tot druppels of ijskristallen. Daardoor kan een wolk uitgroeien tot een regenbui.

De uitkomsten van de simulaties werden bevestigd door de metingen van de luchtstromen door het GoAmazon project. De snelheid van opwaartse luchtstromen neemt toe als er meer ultrafijne deeltjes zijn.

De onderzoekers schrijven dat uit hun resultaten blijkt dat menselijke activiteit ervoor zorgen dat de in gebieden met schone en vochtige lucht, zoals boven grote wouden en oceanen, de stromen in kracht toenemen.

„Het is bijzonder en goed uitgevoerd onderzoek”, zegt De Graaf. „Maar er is wel een unieke samenkomst van omstandigheden nodig. Er zijn weinig plekken op de wereld waar de lucht zo schoon is.” De onderzoekers noemen naast tropische regenwouden ook oceanen als plekken waar de ultrafijne deeltjes invloed kunnen hebben.

Toevoeging (9 februari 2018): in het oorspronkelijke fotobijschrift ontbrak de mededeling dat de afgebeelde donderwolk (cumulonimbus) van een bijzonder type is, namelijk de aambeeldwolk, ofwel de cumulonimbus incus. Dit is toegevoegd.

    • Dorine Schenk