Ilmakehän lisääntyvä jodipitoisuus voi edistää aerosolihiukkasten muodostumista arktisilla alueilla ja siten vaikuttaa ilmastoon

Tutkimuksessa saatiin uutta tietoa jodiyhdisteiden merkityksestä ilmakehässä. Jodipitoisia höyryjä muodostuu etenkin merialueilla muun muassa kasviplanktonin ja merilevien tuottamana. Ilmaan haihtuvat jodiyhdisteet hajoavat nopeasti ja reagoivat ilmakehän otsonin kanssa, jolloin syntyy jodihappoa.

Jodihapon on tiedetty muodostavan hiukkasia tietyillä rannikkoalueilla, joissa merilevien tuottamat yhdisteet hapettuvat auringonvalon vaikutuksesta. Laboratoriokokeiden avulla prosessi pystyttiin nyt ensimmäistä kertaa kunnolla kvantifioimaan ja hiukkasten kasvua voitiin seurata molekyylitasolta aina pilviytimien kokoluokkaan asti.

Tutkimuksessa selvisi, että muodostuneet hiukkaset koostuvat lähes kokonaan jodihaposta. Jodihappo kasvattaa juuri syntyneet nanometrin kokoiset hiukkaset halkaisijaltaan noin satakertaisiksi pilviytimiksi. Myös toisen jodipitoisen höyryn, jodihapokkeen, havaittiin vaikuttavan merkittävästi hiukkasmuodostuksen alkuvaiheisiin. Jodin merkitys hiukkasmuodostuksessa on erityisen suuri sellaisilla alueilla, joilla muita höyryjä kuten rikkihappoa, ammoniakkia ja orgaanisia yhdisteitä on vähän.

Ilmakehän pienhiukkaset eli aerosolit vaikuttavat pilvien muodostumiseen ja sitä kautta maapallon ilmastoon. Hiukkaset toimivat pilvien tiivistymisytiminä ja säätelevät pilvien ominaisuuksia, kuten auringonvalon heijastumista takaisin avaruuteen. Ilmakehän pienhiukkasten muodostumista ei kuitenkaan vielä ymmärretä tarkasti. Maapallon pinta-alasta suurin osa on merten peitossa, ja siten merialueilla muodostuvilla pilvillä on suuri merkitys ilmaston säätelyssä.

Ilmakehän jodipitoisuus on kolminkertaistunut viimeisen 70 vuoden aikana. Ilmakehän jodipitoisuudet todennäköisesti kasvavat myös tulevaisuudessa, kun auringonvalo ja sen myötä planktonkukinnat lisääntyvät ohenevan merijään alla. Tutkimus auttaa osaltaan ymmärtämään, miten muuttuva ilmakehän jodipitoisuus vaikuttaa hiukkasmuodostuksen kautta pilvipeitteen ominaisuuksiin ja sitä kautta lopulta ilmastoon.

Laboratoriokokeet suoritettiin Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa CERNissä Sveitsissä. Tutkijat hyödynsivät myös CERNin hiukkaskiihdytintä selvittääkseen, miten avaruuden kosminen säteily vaikuttaa aerosolihiukkasten muodostumiseen niin maan pinnan tasolla kuin troposfäärin yläosaa vastaavissa olosuhteissakin.

Uudet tulokset julkaistiin Science-tiedelehdessä 5. helmikuuta 2021. Tutkimuksessa oli mukana tutkijoita 13 eri maasta. Suomesta tutkimukseen osallistuivat Helsingin Yliopisto, Tampereen Yliopisto, Itä-Suomen Yliopisto sekä Ilmatieteen laitos.

Lisätietoja:

Apulaisprofessori Katrianne Lehtipalo, Ilmatieteen laitos ja Helsingin yliopisto, katrianne.lehtipalo@fmi.fi

Apulaisprofessori Mikko Sipilä, Helsingin yliopisto, mikko.sipila@helsinki.fi

Julkaisu: He, X.-Ch., et al. Role of iodine oxoacids in atmospheric aerosol nucleation. Science, doi 10.1126/science.abe0298 (2021) https://science.sciencemag.org/content/371/6529/589