Bildning av små luftburna partiklar från kondenserbara gaser är en ständigt närvarande process i atmosfären. Dessa sekundära partiklar ger ett ansenligt bidrag till det totala aerosolantalet och påverkar molnbildning och klimat samt människors hälsa. Prekursorgaserna som kan bidra till partikelbildning, inklusive syror, baser och organiska föreningar som genom kemiska reaktioner kan ge upphov till nya partiklar, härstammar från både mänskliga och naturliga utsläpp som trafik, industri, jordbruk, vegetation och hav. Att minska osäkerheter relaterade till bildningsmekanismerna är en central fråga för bedömningar av aerosolkällor och effekter.
Att bygga modellrepresentationer är dock utmanande: Å ena sidan behövs detaljerade modeller för att förstå de komplexa fysikaliska och kemiska processer som bestämmer antalet bildade partiklar i olika miljöer. Å andra sidan är komplicerade och detaljerade scheman inte genomförbara för storskaliga klimat- och luftkvalitetsmodeller, som istället kräver förenklade men robusta tillämpningar.
Dessa behov tillgodoses av två projekt på SMHIs meteorologiska forskningsenhet:
- AeroFrame: Explicit ramverk från molekylkluster till nanopartiklar för upplösning av bildningdynamik av atmosfäriska aerosoler, och
- AeroSources: Nya generationens verktyg för robust kvantifiering av atmosfäriska nanopartikelkällor.
Projekten syftar till att bygga tillförlitliga och lättapplicerbara modellverktyg, med följande huvudmål:
- Att skapa ett nytt ramverk för att explicit lösa bildningsdynamiken, från den initiala agglomereringen av gasmolekyler till tillväxten av de nybildade partiklarna genom kondensation av ångor på partikelytan. Detta behövs för kvantitativa bedömningar av nanopartikelkoncentrationer.
- Att konstruera och utvärdera metoder för förenklad tillämpning av partikelbildningshastigheter i atmosfäriska modeller. Detta möjliggör enkel inkorporering av molekylära modellberäkningar i storskaliga modeller.
- Att göra verktygen öppet tillgängliga för den atmosfäriska modelleringsgemenskapen.
För närvarande har centrala modellramverken publicerats och implementerats i till exempel trajektori- och klimatmodeller. Resultat visar på lovande ansatser för förenklad hantering av vanliga bildningsmekanismer genom t.ex. svavelsyra och ammoniak. Bildningsvägar som involverar spårgaser med lägre halter, som aminföreningar, innebär dock större osäkerhet när de hanteras på ett mycket förenklat sätt.
Om projekten
Projekten är aktiva 2020–2023 och finansieras av Vetenskapsrådet och forskningsrådet Formas.
Projektledare: Tinja Olenius, SMHIs Meteorologiska forskningsenhet – Miljö och Klimat