Fig. 1. Descripción esquemática de las interacciones aerosol-PBL con la capa de aerosol de absorción debajo de RL, capa de aerosol de absorción por encima de RL, capa de aerosol puramente dispersante debajo de RL, y capa de aerosol puramente dispersante por encima de RL. Crédito:XIN Jinyuan
Capa límite planetaria atmosférica (PBL), también llamada capa límite atmosférica, es la región de la troposfera inferior donde la superficie de la Tierra influye fuertemente en la temperatura, humedad y viento a través de la turbulenta transferencia de masa de aire. PBL controla la dispersión de contaminantes atmosféricos y está estrechamente relacionado con la vida humana.
Estudios anteriores han demostrado que la retroalimentación positiva del aerosol y el PBL es un factor importante en los episodios de neblina. Sin embargo, el papel de los diferentes tipos de aerosoles (dispersión y absorción) en el desarrollo de PBL sigue sin estar claro.
"Descubrimos que el aerosol actúa a veces como una estufa, una cúpula e incluso un paraguas en el PBL, dependiendo de sus propiedades ópticas y altitudes ", dijo el profesor Xin Jinyuan del Instituto de Física Atmosférica (IAP) de la Academia de Ciencias de China.
En un estudio publicado recientemente en Cartas de investigación geofísica , El profesor Xin y el profesor Scot T. Martin de la Universidad de Harvard construyeron el modelo de la estufa de aerosol, Hazme, y efectos de paraguas usando un modelo de simulación de remolinos grandes incorporado con las observaciones de un día típico de clima estancado.
PBL se compone de una estructura ascendente de una capa límite estable cerca de la superficie (SBL), una capa residual (RL), y una capa de inversión de remate (CIL) durante la noche; y una capa límite de convección (CBL) y una CIL durante el día.
"Descubrimos que el aumento de la concentración de aerosol de absorción por debajo de RL calentó fuertemente la atmósfera inferior, indujo el arrastre, y promovió el desarrollo de PBL. Lo llamamos efecto de estufa de aerosol, ", dijo el profesor Xin.
Fig.2 Diagrama esquemático de la aplicación de la estufa de aerosol, Hazme, y efecto paraguas durante eventos nebulosos NCP. (a) Escenario de transporte hacia el sur de la región NCP. (b) Proceso de formación de neblina interpretado por "inhibiciones dobles". Crédito:XIN Jinyuan
Para la capa de aerosol de absorción por encima de RL, según el estudio, el aumento de la concentración de aerosol que atrapa más radiación solar calentó fuertemente la capa de inversión de temperatura. Esto fortaleció la intensidad de la inversión y exhibió una fuerte inhibición en PBL. A esto se le llama efecto domo ya que actúa como una tapa para impedir el desarrollo de PBL.
En los casos de aerosol puramente dispersante, la supresión de PBL depende de la carga de aerosol más que de la altura de la capa de aerosol, por lo que el aerosol es como un paraguas que refleja la radiación solar hacia el espacio exterior.
Los resultados revelan que existe una altura de transición, por encima del cual el aerosol de absorción domina la supresión de PBL (efecto de cúpula> efecto de paraguas en alto) y debajo del cual el aerosol puramente dispersante es más importante (efecto de paraguas de superficie> efecto estufa). Esta altura de transición está muy relacionada con la altura RL.
Estos hallazgos proporcionan referencias científicas para las estrategias de control de la contaminación. Es necesario controlar estrictamente las actividades de combustión que producen una gran cantidad de contaminantes de absorción (p. Ej., carbón negro y carbón marrón) en el área de ceñida en el sur de la llanura del norte de China (NCP) para evitar el efecto de cúpula.
Para el PNC local, medidas como la restricción de vehículos y la desulfuración de la quema de carbón deben reforzarse especialmente para reducir la emisión de aerosoles dispersantes y sus precursores gaseosos (por ejemplo, dióxido de azufre y óxido nítrico) para eliminar el efecto paraguas de superficie.
