Wallenberg Academy Fellows

Hur moln renar luften från partiklar

Ilona Riipinen vill förstå atmosfärens självrenande förmåga. Målet är datormodeller som kan 3D-simulera hur moln bildas, hur de tar hand om partiklar och rensar ut luftföroreningar. Det här kan i sin tur förbättra dagens klimat- och luftkvalitetsmodeller, hoppas hon.

I varje andetag andas vi in små aerosolpartiklar, små partiklar finfördelade i gas. Källorna till dessa partiklar är många. Det kan vara olika förbränningsprocesser eller dubbdäck som nöter mot asfalt, men också skogar, hav och öknar.

– Vi har ständigt ett utbyte med luften omkring oss, och det påverkar både vår hälsa och vår miljö. Dålig luftkvalitet är den största miljörelaterade hälsoboven globalt enligt Världshälsoorganisationen, WHO, säger Ilona Riipinen.

Med höga halter av marknära partiklar ökar risken för till exempel astma och hjärt-kärlsjukdomar, berättar hon. Partiklarna påverkar också jordens energibalans och klimat, eftersom de interagerar med solens strålning och påverkar hur moln bildas.

Ilona Riipinen studerar hur aerosolpartiklar formas i luften och atmosfären. Nyligen har hon tagit sig an ett nytt spännande område, atmosfärens självrenande processer och särskilt molnbildning. Just molnbildning och regn är det viktigaste sättet på vilket partiklar kan tas bort från atmosfären. Med stöd från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse vill hon öka kunskapen om hur det här går till.

– Min forskning handlar ofta om grundläggande fenomen, så många resultat kan tillämpas både i klimat- och hälsoperspektivet. Frågan om växelverkan mellan aerosolpartiklar och moln är viktig för de båda samhällsfrågorna. Jag tror att det finns stora möjligheter att hitta något som är intressant och nytt, och kanske lite överraskande.

”Det är vackert och skönt, och enormt viktigt, att det finns anslag som ger en så stor frihet. Och det passar perfekt för precis den här typen av forskningsprojekt.”

Osäkerhet i klimatmodeller

Aerosolpartiklar i luftföroreningar har kort livstid, i alla fall om man jämför med till exempel växthusgaser.

– Ur perspektivet luftkvalitet och hälsa, där tidsskalorna är mycket kortare än när det gäller klimatförändringar, är det viktigt att förstå vad som händer med luftföroreningarna när vi släpper ut dem i exempelvis en stadsmiljö.

På en längre tidsskala handlar det om att förstå klimatets känslighet. Interaktionen mellan moln och aerosolpartiklar har länge varit en av de största källorna till osäkerhet i klimatmodeller. De partiklar vi har släppt ut i atmosfären under den industriella perioden har maskerat en del av effekterna av växthusgaserna, men vi vet inte exakt hur mycket, förklarar Ilona Riipinen.

– Tack vare denna osäkerhet har vår molekylära förståelse för aerosolpartiklar, var de kommer ifrån och hur de transporteras och transformeras i atmosfären, blivit mycket bättre. Nu är det dags att förbättra kopplingen mellan aerosolforskningen och de globala modellerna för molnbildning och atmosfärens dynamik.

Målet är ny molnmodeller som kan simulera de små- och storskaliga processerna i 3D. En modell som utvecklats vid Stockholms universitet kommer att förfinas och kompletteras. Förhoppningen är att både prognoser och historiska jämförelser av atmosfärens partikelhalt ska förbättras.

Intresserad av historia och samhälle

När Ilona Riipinen växte upp i Ylöjärvi, nära Tammerfors i Finland, brann hon för pianospel, samhällsvetenskap och historia. Som ung hade hon ingen dröm om att bli forskare och universitetslektor.

– Men det är rätt logiskt att det blev så, med en pappa som är kemist och en mamma som är lärare. Och jag har alltid gillat fysik, särskilt termodynamik.

Vägen till forskningen gick via fysik- och matematikstudier vid Helsingfors universitet, där hon också disputerade inom atmosfärsfysik. Efter en period som postdoktor vid Carneige Mellon University i Pittsburgh, USA, flyttade hon till Sverige. Ilona Riipinen leder enheten för atmosfärsvetenskap (ACESl) på Institutionen för miljövetenskap och analytisk kemi (ACES) som som håller till i Geovetenskapens hus, en grön byggnad mitt på Stockholms universitets campus.

– Jag skulle nog kategorisera mig som grundläggande forskare men det är viktigt för mig att också ha en koppling till samhället, även om det är lång väg mellan.

Teorier utgår från mätdata

Att bena ut och simulera alla faktorer i molnbildningsprocessen är mycket svårt. Så det kan hända att ribban är satt för högt, säger Ilona Riipinen. Dock utan oro i rösten.

– Som forskare gäller det att se på världen på ett ödmjukt sätt. Även om man har fel så är det väldigt tillfredsställande att se saker på ett nytt sätt.

Hennes forskargrupp ägnar sig mest åt teoretisk datamodellering av partikeldata från mätstationer och labbexperiment.

– Vi har inte tillräckligt mycket mätdata, och för korta tidsserier, så vi behöver teorin för att kunna extrapolera in i framtiden eller bakåt i historien.

När det gäller utsläppen av luftföroreningar och partiklar menar Ilona Riipinen att vi behöver vara lika varsamma med jorden och vår miljö som med vår hälsa.

– Ofta räcker den ökade risken att få cancer för att motivera människor att sluta röka. På samma sätt borde vi tänka när det gäller klimatet och miljön. Vi kommer aldrig veta exakt vad som kommer hända i framtiden, men bara de ökade riskerna borde vara tillräckliga för att vi ska göra bättre val.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström