עננים במעבדה

הבנת האופן שבו העננים משפיעים על האקלים איננה משימה פשוטה. מה קובע את מבנה העננים הנמוכים, שמקררים את האטמוספרה, או את מבנה העננים הגבוהים, שלוכדים את החום מתחתם? כיצד יכולים בני-האדם לשנות את דפוסי היווצרות העננים? מחקרו של פרופ' אילן קורן ממכון ויצמן למדע מעלה את האפשרות כי הפעילות האנושית דוחפת את העננים לרוחב ולגובה. מחקר שבו ניתח עם חברי קבוצתו סוג מיוחד של עננים, אשר התפרסם באחרונה בכתב-העת Science, מצביע על כך שבתקופות טרום-תעשייתיות היו פחות עננים שכיסו את פני הים ממה שיש היום.

אחד התנאים להיווצרות עננים הוא נוכחותם של חלקיקים זעירים בשם "אירוסולים", המרחפים באטמוספרה. אותם אירוסולים – בין אם הם טבעיים כמו מלח-ים ואבק, או מלאכותיים כמו פיח – יוצרים גרעינים, שסביבם מתעבות טיפות מים שיוצרות עננים. בסביבות נקיות יחסית, העננים יתפתחו בהתאם לגודל שמאפשרים להם האירוסולים האטמוספריים: הם הגורם המגביל את היווצרות העננים.

השאלה היא, האם הכמות הקיימת כיום של אירוסולים באטמוספרה כבר חורגת מהגבול, ובמקרה כזה, הוספת חלקיקים לא תשפיע במידה ניכרת על היווצרות העננים; או שככל שזיהום האוויר גובר ממשיכים האירוסולים להיות גורם מגביל, כך שהוספת אירוסולים ממשיכה להשפיע על העננים? מודל שפיתחו פרופ' קורן וצוותו הראה שעלייה בכמות האירוסולים, אפילו בתנאים מזוהמים באופן יחסי, תגרום להיווצרותם של עננים גבוהים יותר וגדולים יותר, שמייצרים יותר גשם. אבל הוכחת נכונותו של המודל היא עניין אחר: ניסוי בעננים, או אפילו בידוד הגורמים השונים שגורמים להיווצרותם בזמן אמת, הן פעולות קשות לביצוע.

פרופ' קורן, תלמיד המחקר גיא דגן וד"ר אורית אלטרץ-סטולר, מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ויצמן למדע, מצאו מקום בלתי-צפוי לבחינת המודל: באזורים מרוחקים במרכז האוקיינוס, ליד קווי רוחב הקרויים "רחבי הסוסים". אזורים אלה היו ידועים לשמצה בקרב מלחים, מפני שהרוחות שנשאו את סירות המפרש שלהם לשם, שככו לעיתים למשך שבועות. המדענים ראו באזור מעבדה טבעית, בה יוכלו לבדוק את הפיסיקה שבבסיס המודל שלהם: אזור אטמוספרי בו שולטים תנאים מטאורולוגיים יחסית קבועים. לעתים האטמוספרה נקייה לחלוטין מאירוסולים, ולעיתים מכילה רמות נמוכות שלהם. אם המודל נכון, המעבר בין שני המצבים יהיה קיצוני.

כעת, כששאר הגורמים המשפיעים האפשריים (רוח, שינויי טמפרטורה קיצוניים או תצורת הקרקע) הוסרו, המדענים ניגשו לבדוק את טענותיהם על העננים הנוצרים באזור – המיוצרים בתהליך הסעת חום, ו"ניזונים" מהלחות שבים. קבוצת המחקר התרכזה באירוסולים – באמצעות השוואת צילומי לוויין יומיים של התפרשות העננים ומדידת רמת האירוסולים, לתחזיות של המודל. שימוש בסוגי ניתוחים שונים, הוכיח שהמודל התאורטי אכן מתאים לממצאים הלווייניים.

בהמשך, השתמשו המדענים במקור מידע נוסף: מערכת המכשירים הלווייניים שמודדת את אנרגיית הקרינה שפולטים העננים וכדור-הארץ (CERES). מערכת זו מנטרת את שטף הקרינה שמוחזרת ונפלטת מכדור-הארץ לחלל, במטרה לסייע למדענים להבין שינויי אקלים. כאשר הישוו נתונים אלה לריכוזי האירוסולים בזמן ובמקום נתונים, התוצאה, על-פי פרופ' קורן, הייתה "הדגמה קלסית ל'אפקט המחזק' שיש להוספת אירוסולים על היווצרות עננים". במילים אחרות, נתוני הקרינה התאימו ל"חתימה" המיוחדת של עננים מתרחבים וגבהים. עננים אלה הראו עלייה משמעותית בהשפעה המקררת, עקב החזרת גלים קצרים, אבל תופעה זו התבטלה באופן חלקי בגלל אפקט חממה – לכידת קרינה ארוכת-גל, שמגיעה מלמטה.

לפחות מעל האוקיינוס, תנאי האטמוספרה בתקופה הטרום-תעשייתית היו שונים במידה ניכרת מאלה של ימינו; המשמעות היא שייתכן ולאירוסולים שאנו מוסיפים לאטמוספרה יש השפעה מכרעת על תבניות עולמיות של היווצרות עננים וירידת גשמים.

פרופ' קורן: "הראינו שעננים הנוצרים בתהליך הסעת חום אינם מפסיקים בהכרח להיות מוגבלי-אירוסולים; תחת תנאים מזוהמים יחסית, העלייה בריכוזי האירוסולים תהפוך את העננים לגבוהים יותר וגדולים יותר, ואת הגשם שהם מייצרים לחזק יותר. ככל שהאזור מכוסה העננים גדל, משמעות הדבר שקיימת יותר קרינה קצרת-גל; אבל ככל שהעננים גובהים, אפקט החממה שלהם נעשה משמעותי יותר, ומנטרל כמחצית מהאפקט המקרר שלהם".

למידע נוסף ותמונות אפשר לפנות למשרד הדובר: 08-9343856