Models integrats online. Una nova metodologia en l'estudi de les interaccions entre la meteorologia i la química dels aerosols

Abstract

Els aerosols atmosfèrics, petites partícules sòlides o líquides presents en suspensió a l'atmosfera d'origen natural (sal marina, pols mineral, pol·len) o antropogènic (pols industrial, compostos orgànics volàtils), influencien considerablement la meteorologia i els processos atmosfèrics conduint a un profund impacte sobre el clima. S'ha observat que determinats constituents dels aerosols (carbó negre, carbó orgànic, ferro, alumini, compostos aromàtics nitrats) són capaços d'absorbir la radiació solar i emetre posteriorment radiació infraroja tot escalfant l'aire que els envolta; altres espècies en canvi (aigua, sulfats, nitrats, la major part de compostos orgànics) refreden l'atmosfera degut a la seva capacitat de dispersar la radiació en ona curta incident retornant-la de nou cap a l'espai. Així doncs, les propietats físico-químiques dels aerosols (e.g., òptiques, composició, caràcter higroscòpic, solubilitat) resultaran ser determinants en l'alteració de certs paràmetres físics, reaccions i mecanismes químics que a la vegada condicionaran la formació d'altres processos i fenòmens meteorològics (realimentacions): (1) L'efecte directe disminueix la radiació solar incident en superfície (ja per absorció o dispersió dels aerosols) tot escalfant-se o refredant-se l'atmosfera. (2) L'efecte semi-directe modifica la cobertura nuvulosa, l'alçada de la capa límit planetària i la fotoquímica. (3) El primer efecte indirecte influencia l'albedo dels núvols mitjançant l'alteració de la grandària i el nombre de gotes de núvol a través dels aerosols actuant com a nuclis de condensació. (4) El segon efecte indirecte influencia el contingut d'aigua líquida a l'interior del núvol i per tant el temps de vida i la precipitació. Històricament, les diferents interaccions entre la meteorologia i la química degut a la presència d'aerosols no podien ésser clarament representades ja que no es disposava de models de qualitat de l'aire prou potents i efectius capaços d'operar en dues direccions i de resoldre de manera simultània a cada pas d'integració les equacions de la dinàmica atmosfèrica i el transport de contaminants (cas dels models offline). Ara bé, aquesta metodologia de treball és actualment possible degut a l'aparició dels models integrats online i la seva capacitat de considerar els feedbacks no linears de la contaminació de l'atmosfera associada a la presència d'aerosols (primaris i secundaris) sobre els processos meteorològics, el forçament climàtic i la composició química de l'atmosfera.