در سراسر جهان شرایط حاد آب‌وهوایی، شمار و دامنه پدیده‌هایی چون باران‌های شدید یا خشک‌سالی‌های طولانی‌مدت به‌طور چشمگیری در حال افزایش است. پژوهشگران مؤسسه تکنولوژی کارلسروهه در آلمان (KIT) اکنون از نقش و تأثیر ذرات فوق‌ریز موجود در جو (ذرات معلق در ابعاد نانو)، بر این تغییرات اقلیمی سخن می‌گویند.

بر پایه نتایج تجزیه و تحلیلی این محققان که در مجله تخصصی Scientific Reports منتشر شده است، این ذرات بسیار ریز عمدتاً با احتراق سوخت‌های فسیلی با سیستم‌ پالایش گازهای خروجی برای مثال در پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و در کشتیرانی تولید می‌شوند. هرچند با پالایش گازهای خروجی، انتشار ذرات آلاینده بزرگ‌تر در جو کمتر شده است و استفاده از آمونیاک که از دهه 90 میلادی مرسوم شد، از ساخت اکسیدهای نیتروژن (Nox) در گازهای خروجی از تأسیسات صنعتی جلوگیری می‌کند اما همچنان حجم عظیمی از نانوذرات از این طریق وارد جو می‌شوند.

این نانوذرات به‌نوبه خود منجر به تشکیل قطره‌های کوچکی از آب می‌شوند که در ابر جمع می‌شوند. به‌طور معمول تراکم و میعان ذرات ریز بخار آب موجود در هوا در هسته‌های متراکم ابر رخ می‌دهد که اندازه آن‌ها 0/0002 میلی‌متر است و ذرات ریز بخار آب که قطری برابر با 0/01 میلی‌متر دارند روی این هسته‌ها جمع می‌شوند, اندازه‌ای که برای غلبه بر مقاومت هوا و سقوط بر اثر نیروی گرانش بسیار کوچک است.

دکتر ولفگانگ یونکرمان از مؤسسه تکنولوژی کارلسروهه توضیح می‌دهد: برای اینکه در یک ابر، سرعت فرود (سقوط آزاد) بیشتر از سرعت صعود (جریان عمودی رو به بالا) باشد، اندازه‌ای برابر با یک تا دو میلی‌متر لازم است.

به‌گفته این پژوهشگر، وجود چند قطره دست‌کم 0/025میلی‌متری به‌عنوان «هسته» برای قطره‌های باران ضروری است.

یونکرمان می‌افزاید، از نانوذرات گردوغبار موجود در اتمسفر با قطری کمتر از 0/00004 میلی‌متر نمی‌توان برای تشکیل هسته‌های تراکم ابر استفاده کرد چراکه لایه‌‌ آب روی سطح، سریع‌تر از آن‌که بتواند بزرگ شود، تبخیر می‌شود.

به‌دلیل وجود نانوذرات موجود در هوا، قطره‌های بسیار کوچک باقی می‌مانند و قادر به پیوند با یکدیگر نیستند و به این ترتیب نمی‌توانند بر مقاومت باد غلبه کنند و در نتیجه سقوط یا بارشی هم اتفاق نمی‌افتد.

یونکرمان اضافه می‌کند: به این ترتیب قطره‌های آب مدت طولانی‌تری در جو باقی می‌مانند، باران در ابتدا تحت فشار قرار می‌گیرد و این‌گونه یک منبع انرژی اضافی در لایه میانی تروپوسفر ایجاد می‌شود که شرایط را برای بارندگی‌های شدید مهیا می‌کند. این فرآیند ممکن است تا صدها کیلومتر دورتر هم اتفاق بیفتد، بنابراین بارش باران به‌واسطه وجود نانوذرات‌ها پیوسته به تعویق می‌افتد تا اینکه در نهایت به‌شکل بارانی سیل‌آسا به زمین فرود بیاید.

تاکنون بر پایه مدل‌های اقلیمی تنها می‌توان تشکیل و بروز پدیده‌های شدید جوّی را پیش‌بینی کرد اما تخمین محل بارش باران‌های سیل‌آسا در نهایت بسیار دشوار است. از سوی دیگر باید گفت که در این مدل‌ها تاکنون نقش افزایش شدید ذرات گردوغبار فوق‌ریز در اتمسفر آن‌گونه که باید و شاید بررسی نشده است.

به‌گفته پژوهشگران مؤسسه تکنولوژی کارلسروهه در مدل‌ها و محاسبات پیشین همچنان معیار، مقادیر ریزذراتی است که پژوهشگران از مدل‌های انتشار آلاینده‌ها از اوایل قرن 20 میلادی می‌شناختند و به‌کار می‌بردند.

یونکرمان بر این باور است که با داده‌های جدید می‌توان شبیه‌سازی چرخه آب، تغییرات بارندگی و رویدادهای شدید آب‌وهوایی را به‌گونه‌ای چشمگیر، بهبود بخشید.

به‌گفته وی در ایده‌آل‌ترین حالت، پیش‌بینی دقیق‌تر زمان و مکان بارش ممکن می‌شود، به این ترتیب می‌توان با امکان این پیش‌بینی دقیق، به ساکنان مناطقی که در مخاطره بارش شدید خواهند بود و همچنین نیروهای امدادی و کمک‌رسانی به‌صورتی هدفمندتر هشدار داد.