Aerosolpartiklars påverkan på moln

Claudia Mohr studerar atmosfäriska aerosoler. De är små luftburna partiklar vars ursprung kan vara både mänskliga aktiviteter som trafik och industrier, eller naturens egna processer. Målet är att öka förståelsen för partiklarnas kemiska sammansättning och hur de påverkar molnen, och via dem klimatet.

Claudia Mohr

Docent i miljövetenskap

Wallenberg Academy Fellow 2017

Lärosäte:
Stockholms universitet

Forskningsområde:
Experimentella studier av hur atmosfäriska aerosoler påverkar molnbildningen och klimatet.

Våren 2018 tillbringade Claudia Mohr två månader i Bolivia, nära toppen av Chacaltayaberget. Där, 5240 meter över havsytan, finns den högst belägna mätstationen för atmosfärsforskning i världen.

– Eftersom forskningsstationen ligger så högt har man influens av luftmassor som kommer från regnskogen i Amazonas, men även från storstaden La Paz. Jag mätte den kemiska sammansättningen av luftpartiklarna och gaserna för att bättre förstå både föroreningarnas källor och dess påverkan, säger hon.

En intressant plats för att studera interaktionen i atmosfären mellan emissioner orsakade av människan och de naturliga emissionerna således. Och det finns fler skäl till att göra mätningar i Sydamerika.

– Miljöforskning görs ofta där pengarna finns, i Europa och USA. Men vi behöver mätpunkter även från södra delarna av planeten, annars kan vi inte förstå den globala bilden.

Trivs bland instrument

Den första kontakten med experimentell miljöforskning fick Claudia Mohr under en praktik på Paul Scherrer Institut i hemlandet Schweiz. Hon läste miljövetenskap och visst inte vad hon skulle göra efter examen.

– Att se alla dessa instrument och vilka experiment och mätningar man kunde göra med dem var fantastiskt. Jag älskade det.

Miljöfrågor var ett vanligt samtalsämne hemma under uppväxten, berättar Claudia Mohr. Hennes pappa arbetade med ekonomi på Schweiz miljöförvaltning och hennes mamma hade varit laboratorietekniker på ett kemilabb.

– På sätt och vis har jag alltid varit fascinerad av miljövetenskap och atmosfärisk vetenskap, och av hur världen fungerar. Allting är så ihopkopplat. En liten partikel som släpps ut i en ända av planeten kan via luften hamna på en helt annan plats, eller i jorden och i vattnet. Vi har som människor ett stort ansvar för vad vi gör med vår miljö.

”För en ung forskare är det ett fantastiskt anslag. Det ger mig möjligheten och friheten att förverkliga mina idéer och följa min nyfikenhet.”

Moln viktiga för klimatet

Atmosfäriska aerosoler innehåller många olika molekyler och kemiska föreningar, förklarar Claudia Mohr.

– Jag använder avancerade instrument för att studera de små detaljerna i partiklarna, samtidigt försöker jag adressera de stora frågorna som klimatförändringar och luftkvalitet.

Aerosolpartiklar behövs för att moln och regndroppar ska kunna bildas, och molnen har stor betydelse för klimatet på jorden. De är en del av vattnets kretslopp, men de kan också reflektera solljuset så att det inte når jordens yta och stoppa värmen från jorden att nå ut i rymden. Claudia Mohr kommer att undersöka partiklarna som hamnat i molnen, var de kommer ifrån och hur de förändras.

– De atmosfäriska aerosolerna påverkar molnens egenskaper och det är där vi människor kommer in i bilden Det sker en påverkan från våra utsläpp till partiklar och moln, och via detta till klimatet. Den här interaktionen är något som fortfarande är väldigt svårt att förstå och kvantifiera i analysen av klimatförändringarna.

Samarbete nödvändigt

Som Wallenberg Academy Fellow har Claudia Mohr fått möjlighet att bygga upp sin egen forskargrupp inom experimentell atmosfärsforskning på Stockholms universitet.

­– Forskningen som görs här passar mycket bra med det jag vill göra. Inom enheten för atmosfärsforskning samarbetar vi med forskare som arbetar med modellering av aerosoler och molnbildning. De måste ha experimentella data att sätta in i modellerna, och vi behöver modellerna, för att få den större bilden.

I labbet står forskargruppens nyinköpta masspektrometer. Den väger en del men går att ta med ut i fält. Claudia Mohr ser mycket nöjd och glad ut när hon visar hur den fungerar.

– Masspektrometri är en gammal teknik för kemisk analys. Men för oss som arbetar inom aerosolforskning är det lite speciellt för vi försöker analysera dessa små partiklar i luften, och helst vill vi göra det på plats. Det här instrumentet är rätt nytt för partikelanalys och vi kan också titta på gaser. Vi kan studera nästan allt i luft och det ger oss många möjligheter i forskningen.

Framöver kommer man ta med sig instrumentet till Delhi i Indien för att förstå mer om hur luftföroreningarna ser ut där och vad som bidrar till den dåliga luftkvalitén. Sommaren 2019 bär det av till Svalbard i Arktis. Att genomföra mätningar i fält är alltid en utmaning enligt Claudia Mohr.

– Instrumenten är extremt bra men det gör dem också extremt känsliga.

De är som kapplöpningshästar, väldigt nervösa, och behöver mycket omvårdnad och kärlek. Det är alltid en stor risk att mätningen misslyckas. Dessutom, det vi mäter är naturen som kan vara nyckfull. Vi kanske åker någonstans för att mäta moln, och så är det en torr sommar utan moln.

Det finns stora osäkerheter när man försöker förutse framtida klimatscenarier och arbetet är väldigt komplext, säger Claudia Mohr avslutningsvis.

– All kunskap jag kan bidra med kommer vara till hjälp i detta arbete. Att det jag gör känns så meningsfullt ger mig drivkraft och motivation i forskningen.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström

 

Fakta om masspektrometer:

En masspektrometer separerar joner, laddade molekyler, i relation till deras massa.

Claudia Mohrs forskargrupp arbetar med en ”time-of-flight”- masspektrometer. I instrumentet förångas först partikeln för att få den i gasfas, sedan ges partikelns molekyler en laddning för att de ska kunna styras med elektriska fält. Instrumentet mäter tiden det tar för de laddade molekylerna att ta sig från en punkt till en annan.
Om det är tunga molekyler eller joner så rör de sig långsamt, och är de lätta så rör de sig snabbare. Via informationen om molekylernas vikt kan man separera dem, och få fram deras kemiska sammansättning.