Nejjasnější západy slunce, zatažená obloha a dny, kdy všichni kašlou, mají něco společného: je to všechno kvůli aerosolům, drobným částečkám vznášejícím se ve vzduchu. Aerosoly mohou být drobné kapičky, prachové částice, kousky jemného černého uhlíku a další látky, které se vznášejí v atmosféře a mění celou energetickou bilanci planety.
Aerosoly mají obrovský vliv na klima planety. Některé, jako černý a hnědý uhlík, ohřívají zemskou atmosféru, zatímco jiné, jako kapičky síranu, ji ochlazují. Vědci se domnívají, že obecně celé spektrum aerosolů nakonec planetu mírně ochlazuje. Stále ale není zcela jasné, jak silný je tento chladivý efekt a jak moc postupuje v průběhu dnů, let či staletí.
Co jsou aerosoly?
Termín „aerosol“ je souhrnem pro mnoho druhů malých částic, které jsou rozptýleny v celé atmosféře, od jejích nejvzdálenějších okrajů až po povrch planety. Mohou být pevné nebo kapalné, nekonečně malé nebo dostatečně velké, aby je bylo možné vidět pouhým okem.
„Primární“ aerosoly, jako je prach, saze nebo mořská sůl, pocházejí přímo z povrchu planety. Jsou vyneseny do atmosféry nárazovými větry, vylétnuty vysoko do vzduchu explodujícími sopkami nebo vystřeleny z komínů a požárů. „Sekundární“ aerosoly se tvoří, když se různé látky vznášející se v atmosféře – například organické sloučeniny uvolňované rostlinami, kapičky kapalných kyselin nebo jiné materiály – srazí, což vede k chemické nebo fyzikální reakci. Sekundární aerosoly například vytvářejí opar, podle kterého jsou pojmenovány Great Smoky Mountains ve Spojených státech.
Aerosoly jsou emitovány z přírodních i antropogenních zdrojů. Například prach stoupá z pouští, suchých břehů řek, suchých jezer a mnoha dalších zdrojů. Koncentrace atmosférického aerosolu stoupají a klesají s klimatickými jevy; během chladných, suchých období v historii planety, jako byla poslední doba ledová, bylo v atmosféře více prachu než během teplejších období historie Země. Lidé však tento přirozený koloběh ovlivnili – některé části planety se produkty naší činnosti znečistily, jiné naopak nadměrně zvlhly.
Dalším přirozeným zdrojem aerosolů jsou mořské soli. Jsou vyfukovány z oceánu větrem a mořskou sprchou a mají tendenci zaplňovat spodní části atmosféry. Naproti tomu některé typy vysoce explozivních vulkanických erupcí mohou vystřelovat částice a kapky vysoko do horní atmosféry, kde se mohou vznášet měsíce nebo dokonce roky zavěšené mnoho mil od zemského povrchu.
Lidská činnost produkuje mnoho různých typů aerosolů. Spalováním fosilních paliv vznikají částice známé jako skleníkové plyny – takže všechna auta, letadla, elektrárny a průmyslové procesy produkují částice, které se mohou hromadit v atmosféře. Zemědělství produkuje prach, stejně jako další produkty, jako jsou aerosolové dusíkaté produkty, které ovlivňují kvalitu ovzduší.
Obecně platí, že lidské aktivity zvýšily celkové množství částic vznášejících se v atmosféře a nyní je zde asi dvakrát tolik prachu, než tomu bylo v 19. století. Počet velmi malých (méně než 2,5 mikronů) částic materiálu běžně označovaného jako „PM2,5“ se od průmyslové revoluce zvýšil asi o 60 %. Přibylo také dalších aerosolů, jako je ozón, což má vážné zdravotní důsledky pro lidi na celém světě.
Znečištění ovzduší je spojováno se zvýšeným rizikem srdečních chorob, mrtvice, plicních onemocnění a astmatu. Podle některých nedávných odhadů byly jemné částice ve vzduchu v roce 2016 celosvětově zodpovědné za více než čtyři miliony předčasných úmrtí a nejvíce postiženy byly děti a senioři. Zdravotní rizika vyplývající z expozice jemným částicím jsou nejvyšší v Číně a Indii, zejména v městských oblastech.
Jak aerosoly ovlivňují klima?
Aerosoly ovlivňují klima dvěma hlavními způsoby: změnou množství tepla, které vstupuje nebo vystupuje z atmosféry, a ovlivněním toho, jak se tvoří mraky.
Některé aerosoly, jako mnoho druhů prachu z drcených kamenů, mají světlou barvu a dokonce mírně odrážejí světlo. Když na ně dopadají sluneční paprsky, odrážejí paprsky zpět z atmosféry a brání tomuto teplu dostat se na zemský povrch. Tento efekt však může mít i negativní konotaci: erupce hory Pinatubo na Filipínách v roce 1991 vyvrhla do vysoké stratosféry množství drobných částic odrážejících světlo, které odpovídalo ploše 1,2 čtverečních mil, což následně způsobilo ochlazení planety, které se nezastavilo po dobu dvou let. A erupce sopky Tambora v roce 1815 způsobila v roce 1816 neobvykle chladné počasí v západní Evropě a Severní Americe, a proto se jí přezdívalo „Rok bez léta“ – byl tak chladný a ponurý, že dokonce inspiroval Mary Shelley k napsání své gotiky. román Frankenstein.
Ale jiné aerosoly, jako jsou malé částice černého uhlíku ze spáleného uhlí nebo dřeva, fungují naopak a absorbují teplo ze slunce. To v konečném důsledku ohřívá atmosféru, i když ochlazuje zemský povrch zpomalením slunečních paprsků. Obecně je tento efekt pravděpodobně slabší než ochlazování způsobené většinou ostatních aerosolů – ale určitě má vliv a čím více uhlíkového materiálu se v atmosféře hromadí, tím více se atmosféra ohřívá.
Aerosoly také ovlivňují tvorbu a růst mraků. Kapičky vody se snadno spojují kolem částic, takže atmosféra bohatá na aerosolové částice podporuje tvorbu mraků. Bílá oblaka odrážejí přicházející sluneční paprsky, zabraňují jim dostat se na povrch a ohřívat Zemi a vodu, ale také absorbují teplo neustále vyzařované planetou a zachycují ji v nižších vrstvách atmosféry. V závislosti na typu a umístění oblačnosti mohou okolí buď ohřívat, nebo ochlazovat.
Aerosoly mají komplexní soubor různých dopadů na planetu a lidé přímo ovlivnili jejich přítomnost, množství a distribuci. A i když jsou dopady klimatu složité a proměnlivé, důsledky pro lidské zdraví jsou jasné: čím více jemných částic je ve vzduchu, tím více to poškozuje lidské zdraví.