Awan terbentuk ketika uap air – gas yang tidak terlihat di atmosfer – menempel pada partikel kecil yang mengambang, seperti debu, dan berubah menjadi tetesan air cair atau kristal es. Dalam penelitian yang baru diterbitkan, kami menunjukkan bahwa partikel mikroplastik dapat memiliki efek yang sama, menghasilkan kristal es pada suhu 5 hingga 10 derajat Celcius (9 hingga 18 derajat Fahrenheit) lebih hangat dibandingkan tetesan tanpa mikroplastik.
Hal ini menunjukkan bahwa mikroplastik di udara dapat mempengaruhi cuaca dan iklim dengan menghasilkan awan dalam kondisi yang tidak akan terbentuk jika tidak.
Kami adalah ahli kimia atmosfer yang mempelajari bagaimana berbagai jenis partikel membentuk es ketika mereka bersentuhan dengan air cair. Proses yang terjadi terus-menerus di atmosfer ini disebut nukleasi.
Awan di atmosfer dapat terdiri dari tetesan air cair, partikel es, atau campuran keduanya. Di awan di atmosfer tengah hingga atas yang suhunya antara 32 dan minus 36 F (0 hingga minus 38 C), kristal es biasanya terbentuk di sekitar partikel debu mineral dari tanah kering atau partikel biologis, seperti serbuk sari atau bakteri.
Mikroplastik lebarnya kurang dari 5 milimeter – seukuran penghapus pensil. Beberapa bersifat mikroskopis. Para ilmuwan telah menemukannya di laut dalam Antartika, puncak Gunung Everest, dan salju segar Antartika. Karena pecahan-pecahan ini sangat kecil, mereka dapat dengan mudah berpindah di udara.
Plastik Di Atas Es
Es di awan mempunyai pengaruh penting terhadap cuaca dan iklim karena sebagian besar curah hujan biasanya dimulai sebagai partikel es.
Banyak puncak awan di zona nontropis di seluruh dunia yang memanjang cukup tinggi hingga ke atmosfer sehingga udara dingin menyebabkan sebagian kelembapannya membeku. Kemudian, ketika es terbentuk, ia menarik uap air dari tetesan cairan di sekitarnya, dan kristal-kristal tersebut menjadi cukup berat untuk jatuh. Jika es tidak terbentuk, awan cenderung menguap daripada menyebabkan hujan atau salju.
Meskipun anak-anak di sekolah dasar belajar bahwa air membeku pada suhu 32 F (0 C), hal itu tidak selalu benar. Tanpa sesuatu yang dapat dijadikan inti, seperti partikel debu, air dapat didinginkan hingga suhu serendah minus 36 F (minus 38 C) sebelum membeku.
Agar pembekuan terjadi pada suhu yang lebih hangat, beberapa jenis bahan yang tidak larut dalam air harus ada dalam tetesan tersebut. Artikel ini memberikan permukaan tempat kristal es pertama dapat terbentuk. Jika terdapat mikroplastik, hal ini dapat menyebabkan terbentuknya kristal es, yang berpotensi meningkatkan hujan atau salju.
Awan juga mempengaruhi cuaca dan iklim dalam beberapa cara. Mereka memantulkan sinar matahari yang masuk dari permukaan bumi, sehingga menimbulkan efek pendinginan, dan menyerap sebagian radiasi yang dipancarkan dari permukaan bumi, yang menimbulkan efek pemanasan.
Jumlah sinar matahari yang dipantulkan bergantung pada seberapa banyak air cair vs. es yang dikandung awan. Jika mikroplastik meningkatkan keberadaan partikel es di awan dibandingkan dengan tetesan air cair, pergeseran rasio ini dapat mengubah pengaruh awan terhadap keseimbangan energi bumi.
Bumi terus-menerus menerima energi dari Matahari dan memantulkannya kembali ke luar angkasa. Awan memiliki efek pemanasan dan pendinginan dalam proses ini.
NOAA
Bagaimana kami melakukan pekerjaan kami
Untuk melihat apakah pecahan mikroplastik dapat berfungsi sebagai inti tetesan air, kami menggunakan empat jenis plastik yang paling umum di atmosfer: polietilen densitas rendah, polipropilen, polivinil klorida, dan polietilen tereftalat. Masing-masing diuji baik dalam keadaan murni maupun setelah terpapar sinar ultraviolet, ozon, dan asam. Semua zat ini ada di atmosfer dan dapat mempengaruhi komposisi mikroplastik.
Kami menangguhkan mikroplastik dalam tetesan air kecil dan perlahan-lahan mendinginkan tetesan tersebut untuk mengamati kapan mereka membeku. Kami juga menganalisis permukaan pecahan plastik untuk menentukan struktur molekulnya, karena nukleasi es bergantung pada kimia permukaan mikroplastik.
Untuk sebagian besar plastik yang kami pelajari, 50% tetesannya membeku saat didinginkan hingga minus 8 F (minus 22 C). Hasil ini sejalan dengan penelitian terbaru lainnya yang dilakukan oleh para ilmuwan Kanada, yang juga menemukan bahwa beberapa jenis mikroplastik menghasilkan inti es pada suhu yang lebih hangat dibandingkan tetesan tanpa mikroplastik.
Paparan radiasi ultraviolet, ozon, dan asam cenderung menurunkan aktivitas nukleasi es pada partikel. Hal ini menunjukkan bahwa nukleasi es sensitif terhadap perubahan kimia kecil pada permukaan partikel mikroplastik. Namun, plastik ini masih mengandung inti es, sehingga masih dapat mempengaruhi jumlah es di awan.
Apa yang masih belum diketahui
Untuk memahami bagaimana mikroplastik mempengaruhi cuaca dan iklim, kita perlu mengetahui konsentrasinya di ketinggian tempat terbentuknya awan. Kita juga perlu memahami konsentrasi mikroplastik dibandingkan dengan partikel lain yang dapat membentuk inti es, seperti debu mineral dan partikel biologis, untuk melihat apakah mikroplastik terdapat pada tingkat yang sebanding. Pengukuran ini memungkinkan kita memodelkan dampak mikroplastik pada pembentukan awan.
Pecahan plastik tersedia dalam berbagai ukuran dan komposisi. Dalam penelitian masa depan, kami berencana untuk bekerja dengan plastik yang mengandung bahan aditif, seperti bahan pemlastis dan pewarna, serta partikel plastik yang lebih kecil.
Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan oleh Heidi Busse dan Miriam Freedman di Negara Bagian Penn. Baca artikel aslinya di sini.