Globalne ocieplenie jest nasilane przez efekt zatrzymywania ciepła przez gazy cieplarniane , które działają, gdy promieniowanie słoneczne pada na powierzchnię Ziemi. To promieniowanie słoneczne powoduje wzrost globalnych temperatur, a jego wpływ jest nasilony w pogodne dni.
Niedawne badanie przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Nauk Morskich CSIC (Hiszpańskiej Narodowej Rady Badań Naukowych) bada wpływ topnienia lodu na formowanie się chmur . Ale jaki jest związek między tymi zjawiskami?
Odwilż Oceanu Antarktycznego
Według badaczy, topnienie lodu pod wpływem wysokich temperatur powoduje uwalnianie azotu atmosferycznego. Ten azot atmosferyczny jest ważnym prekursorem powstawania chmur. Co więcej, w badaniu zidentyfikowano cząsteczki pochodzące od mikroskopijnych organizmów zamieszkujących lód morski i otaczające wody.
Jak wiadomo, topnienie polarnych czap lodowych przyspiesza z powodu globalnego ocieplenia i zmian klimatu . Zjawisko to nie tylko przyczynia się do wzrostu poziomu mórz, ale może również sprzyjać uwalnianiu substancji wspomagających tworzenie się chmur, co zostało dogłębnie przeanalizowane w kontekście topnienia lodowca Larsen C i lodowca Totten . Zmienna ta była ignorowana w wielu wcześniejszych badaniach nad klimatem polarnym.
Aby w pełni zrozumieć skutki tego zjawiska, niezbędna jest dogłębna analiza interakcji między oceanem, lodem, atmosferą i organizmami żywymi. Ten złożony system klimatyczny opiera się na delikatnej i często niestabilnej równowadze.
Dowody wskazują, że topnienie lodu może mieć negatywny wpływ na środowisko, ale może być również czynnikiem pozytywnym. Poprawa formowania się chmur może zmniejszyć ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, przyczyniając się do umiarkowania globalnych temperatur. Ponadto, zwiększone opady deszczu mogą złagodzić susze w wielu regionach świata i sprzyjać wzrostowi roślinności, co jest kluczowym czynnikiem w kontekście zmian klimatu . Roślinność ta wpływa również na powstawanie nowych chmur, tworząc cykl, który może przyczynić się do bardziej zrównoważonego klimatu.
Badanie PI-ICE 2019
Nowe badanie, opublikowane w czasopiśmie „Nature Geoscience” , przeprowadzone przez Instytut Nauk o Morzu (CSIC) i Uniwersytet w Birmingham, wykazało, że topnienie lodu antarktycznego nasila powstawanie aerozoli w atmosferze, co z kolei sprzyja tworzeniu się chmur latem. Zjawisko to ma kluczowe znaczenie, ponieważ chmury odgrywają kluczową rolę w regulacji temperatury planety poprzez odbijanie i filtrowanie promieniowania słonecznego. Bez tych chmur klimat na świecie byłby znacznie cieplejszy. Proces tworzenia się chmur jest złożony i zależy od wielu czynników, w tym składu aerozoli w atmosferze.
Mimo że dynamika ta odgrywa istotną rolę w regulacji klimatu, dokładny mechanizm powstawania chmur jest słabo poznany, co ogranicza dokładność przyszłych prognoz klimatycznych.
W niniejszym badaniu zespół badawczy wykorzystał dane zebrane podczas kampanii antarktycznej PI-ICE 2019, która trwała ponad trzy miesiące i była prowadzona przez badacza ICM Manuela Dall'Osto. W ramach kampanii analizowano cząsteczki unoszące się w powietrzu w regionie otaczającym Półwysep Antarktyczny, co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia historycznego topnienia lodu i wpływu topnienia Oceanu Południowego na formowanie się chmur.
Naukowcy odkryli, że epizody tworzenia się aerozoli są znacznie częstsze, gdy masy powietrza pochodzą z krawędzi lodu morskiego. Dzieje się tak, ponieważ te masy powietrza zawierają wysokie stężenia kwasu siarkowego i amin – związków biologicznych, które oddziałują ze sobą, przekształcając się z gazów w cząsteczki. Odkrycie to jest istotne, ponieważ, chociaż rola kwasu siarkowego w tworzeniu aerozoli była już znana, niniejsze badanie potwierdza istotną rolę amin , które powstają w wyniku rozkładu materii organicznej obecnej w mikroorganizmach zamieszkujących lód morski.
Znaczenie azotu organicznego
„Wiedzieliśmy, jak ważny jest azot organiczny dla tworzenia aerozoli i chmur w środowiskach lądowych, ale podczas wyprawy PI-ICE w 2019 r. udało nam się wykazać jego znaczenie na Antarktydzie” – mówi Dall'Osto. Odkrycie to nie tylko podkreśla wpływ mikroorganizmów lodu morskiego na tworzenie się chmur, ale także wzywa do przeglądu istniejących modeli klimatycznych, które niedoceniają wpływu życia morskiego na regulację klimatu.
Badanie wykazało, że nasilenie topnienia lodu antarktycznego w okresie letnim, spowodowane globalnym ociepleniem, może zwiększyć emisję substancji aerozolotwórczych i chmurotwórczych. Zjawisko to zaobserwowano również w innym badaniu przeprowadzonym w Arktyce, co podkreśla potrzebę holistycznego spojrzenia na interakcje między oceanem, lodem, atmosferą a życiem, zwłaszcza w szerszym kontekście globalnych zmian klimatu.
Zespół badawczy planuje przeprowadzenie nowej wyprawy naukowej w 2023 r. w celu dokładniejszego zbadania złożonego mechanizmu klimatycznego i lepszego zrozumienia wzajemnych powiązań między różnymi elementami systemu klimatycznego.
Konsekwencje na przyszłość
Antarktyda doświadcza obecnie drastycznych zmian klimatu , które są trudne do przewidzenia. Częściowo wynika to z braku zrozumienia, jak zmiany w ekosystemie wpłyną na aerozol i tworzenie się chmur. Obecne modele klimatyczne mają tendencję do niedoszacowania zachmurzenia nad Oceanem Południowym, a w konsekwencji przeceniania ilości promieniowania słonecznego docierającego do tych zimnych wód – kluczowego czynnika dla zrozumienia wpływu topnienia lodu.
Dlatego publikowanie takich badań jest niezbędne dla udoskonalenia przyszłych prognoz klimatycznych. W miarę postępu zmian klimatycznych kluczowe staje się pogłębienie zrozumienia naturalnych procesów wpływających na globalny klimat, w tym ich interakcji z topnieniem lodu Antarktydy.
Różne badania przeprowadzone na ten temat podkreśliły potrzebę międzynarodowej współpracy w badaniach nad zmianami klimatu, a także znaczenie inwestowania w kampanie naukowe umożliwiające lepsze zrozumienie tych złożonych zjawisk, takich jak te badane w kontekście zwiększonego zachmurzenia w Arktyce.
Przykładowo kampania PI-ICE była finansowana przez Hiszpańską Narodową Agencję Badań Naukowych (AEI) i Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego (EFRR) i zaangażowała się w nią różnorodna grupa instytucji badawczych i uniwersytetów, co odzwierciedla ogólnoświatowe zaangażowanie na rzecz zrozumienia i rozwiązania problemu zmiany klimatu.
Topnienie Oceanu Południowego nie tylko przyczynia się do utraty lodu, ale może również znacząco wpływać na tworzenie się chmur, co może mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na globalny klimat. Konieczne jest dalsze badanie tej dynamiki, aby lepiej przewidywać przyszłość naszej planety.
