Aerosoler påvirker klimaet indirekte gennem deres rolle i skydannelse. Og det har stor betydning for Jordens energiregnskab.

Skyer dannes, når vanddamp i luften køles ned og kondenserer til små dråber. Dog omdannes ren vanddamp ikke så let til dråber af sig selv. En skydråbe har næsten altid brug for en overflade at klæbe sig til for at begynde at dannes, og her kommer aerosolerne i spil. Når en aerosolpartikel er i stand til at tiltrække vand (det kaldes på fagsprog hygroskopisk), kan den fungere som en skykondensationskerne, der tillader fugt at samle sig omkring den og danne skydråber. Jo flere af sådanne vand-tiltrækkende aerosoler, der er til stede, desto flere små skydråber dannes der. 

Det har to vigtige konsekvenser for klimaet:
For det første øger en høj koncentration af skykondensationskerner antallet af små skydråber, og det gør skyerne lysere og mere reflekterende. Disse skyer sender mere sollys tilbage ud i rummet, og det giver en afkølende effekt, ligesom sulfat-aerosoler gør.

For det andet påvirker aerosoler skyernes levetid. Skyer med mange små dråber danner ikke så let regndråber, hvilket betyder, at de varer længere og dermed forlænger deres afkølende virkning. Omvendt, hvis der er færre skykondensations kerner i atmosfæren, vil skyerne bestå af færre men større dråber, hvilket gør dem mørkere og mere tilbøjelige til at producere regn. Dette samspil mellem aerosoler og skyer gør det vanskeligt at forudsige deres samlede klimaeffekt. 

Nogle typer af aerosoler kan ovenikøbet bidrage til dannelsen af iskrystaller i højtliggende skyer, hvilket kan have en opvarmende effekt, da de bidrager til drivhuseffekten. Gennem de høje, tynde isskyer påvirker den indirekte aerosoleffekt derfor klimaet på en måde, der er modsat af skyer med flydende vanddråber. I stedet for at reflektere sollys og køle planeten, har de en tendens til at holde på varmen. Modsat, når vandskyer indeholder flere aerosoler, bliver de lysere og virker afkølende.

Skyernes evne til enten at afkøle eller opvarme afhænger derfor af sammensætningen af forskellige aerosoler, af de atmosfæriske forhold og af regionale forskelle. Fordi den indirekte aerosoleffekt kan drive både opvarmning og afkøling, er det meget komplekst og svært at sætte præcise tal på deres påvirkning. Det gør dem faktisk til en af de største usikkerheder i klimamodeller og et aktivt forskningsområde indenfor klimavidenskaben.

Omkring 80% af usikkerheden i de ændringer i energibalancen, der har drevet de hidtidige klimaændringer (kaldet klimaforcering – se faktaboks) skyldes aerosoler og deres komplekse samspil med skyer. Det skyldes, at aerosoler påvirker både solindstråling og skydannelse på måder, der er svære at kvantificere præcist. Direkte påvirker aerosoler klimaet ved at reflektere eller absorbere sollys, hvor sulfat-aerosoler har en kølende effekt, mens sod bidrager til opvarmning. Deres indirekte effekter opstår gennem skydannelse, hvor aerosoler fungerer som skykondensationskerner, hvilket ændrer skyernes refleksionsevne, levetid og evne til at danne nedbør

Denne kompleksitet gør det svært at vurdere, hvordan aerosoler samlet set påvirker klimaet over tid. Samtidig varierer aerosoleffekter regionalt, hvilket komplicerer klimamodellernes evne til at give præcise forudsigelser. Vi forskere arbejder derfor på at forbedre vores forståelse af aerosolernes rolle i klimaforandringer, da en bedre beskrivelse af deres effekter er afgørende for at forudsige fremtidens klimaudvikling.

På Aarhus Universitet bruger vi avancerede klimamodeller til at undersøge, hvordan aerosoler og skydannelse påvirker klimaet – både globalt og regionalt. Disse processer er komplekse, og en af de største usikkerheder i klimamodeller er netop, hvordan aerosoler dannes i atmosfæren. Processen involverer en lang række kemiske reaktioner og interaktioner, som endnu ikke er fuldt ud forstået, og selv små ændringer i modellernes antagelser kan have stor betydning for forudsigelserne af skydannelse og dens effekt på klimaet. 

For at reducere denne usikkerhed ser vi blandt andet på naturlige kilder til aerosoler. Desuden udsender mikroorganismer flygtige organiske forbindelser – det vil sige stoffer, der let fordamper – og her er en af de vigtigste isopren, som planter og alger producerer, og som kan føre til dannelsen af nye partikler i luften. Vi undersøger også, hvordan biologiske partikler som bakterier, svampesporer og pollen spredes og påvirker skydannelse og klimaet.

For at sikre at vores modeller giver pålidelige resultater, tester vi dem løbende ved at sammenligne deres output med virkelige data – blandt andet aerosolprøver fra feltmålinger og satellitobservationer af skyer og atmosfæriske forhold. Takket være teknologiske fremskridt kan vi i dag lave mere avancerede simuleringer, hvor vi fanger flere detaljer og opnår større præcision. Dette arbejde er en central del af det europæiske forskningsprojekt CleanCloud, som vi leder. Her kombinerer vi feltmålinger, laboratoriestudier og modeludvikling for at opnå en bedre forståelse af, hvordan aerosoler og skyer interagerer, og hvad det betyder for klimaet.   ♦