Algevækst reducerer reflektivitet, øger den grønlandske isdels smeltning

Ny forskning viser, at alger vokser på den grønlandske indlandsis, Jordens næststørste indlandsis, reducere overfladereflektiviteten i iskappens nøgne isområde betydeligt og bidrage mere til dets smeltning end støv eller sort kulstof. De nye fund kan påvirke forskernes forståelse af isdelssmeltning og fremskrivninger af fremtidig havstigning, ifølge undersøgelsens forfattere.

Glaciologer har længe kendte materialer som mineralsk støv og sort kulstof kan mørkere overfladen af ​​store iskapper. Forskere studerer disse urenheder, fordi de reducerer arket albedo, eller i hvilket omfang det reflekterer lys, hvilket øger isens smeltning og påvirker fremskrivninger af havstigning. Men få undersøgelser havde undersøgt mørkere virkning af algeceller, som naturligt vokser på indlandsisen.

Den nye undersøgelse har kvantitativt vurderet, hvordan overfladeisalger bidrager til mørkning af indlandsisen, og fandt algerne reducere indlandsisens albedo betydeligt mere end ikke-algematerialer, som mineralpartikler og sort kulstof. Algal mørklægning er ansvarlig for 5 procent til 10 procent af den samlede indlandsis smelter hver sommer, ifølge den nye forskning offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift for American Geophysical Union.

Resultaterne skærper den måde, glaciologer tænker på smeltning af indlandsis, og hvordan is reflekterer lys, ifølge Marek Stibal, en kryosfæreøkolog ved Charles University i Prag, Tjekkiet og en af ​​hovedforfatterne til den nye undersøgelse. Et opvarmningsklima kan også øge algevæksten i fremtiden, potentielt øger algernes indflydelse på indlandsisens smeltning, han sagde.

"Det nye aspekt af vores undersøgelse er, at vi opdager, at biologiske processer spiller en vigtig rolle i indlandsisens adfærd, "Sagde Stibal." Glaciologer ser normalt kun på uorganiske materialer, når de studerer lysrefleksion og issmeltning, fordi biologiske processer ofte er for komplicerede til at fange. Men vi finder, at organismer kan have stor effekt på et system, der tidligere blev undersøgt i en abiotisk kontekst. "

Studerer alger i marken

Tidligere undersøgelser antydede urenheder som sort kulstof og støv, der driver smeltning af bar is på den nederste del af indlandsisen. Urenheder mørkere overfladen af ​​arket, reducere dens albedo og lade den absorbere mere lys. Den øgede absorption af solstråling øger iskappens temperatur og fremskynder smelteprocessen.

Absorption af sollys er ansvarlig for det meste af issmelten i Grønland, ifølge Jason Box, en klimatolog ved Den Geologiske Undersøgelse i Danmark og Grønland og den anden hovedforfatter til den nye undersøgelse.

Mikrober som algeceller koloniserer isen og kan akkumulere sig over tid givet nok sollys, vand og næringsstoffer. Overfladeisalger producerer mørke pigmenter for at beskytte sig mod højintensiv stråling, yderligere mørkere pladeoverfladen, Sagde Stibal.

Forfatterne til den nye undersøgelse begav sig ind i den grønlandske indlandsis i sommeren 2014 for at kvantificere algernes bidrag til den mørkende effekt. Flere medlemmer af deres team slog lejr på et undersøgelsessted i den sydvestlige del af indlandsisen i 56 dage, mens de indsamlede data om arkets reflektivitet og algepopulation.

Stibal og hans kolleger brugte bærbare spektrometre og albedometre til at måle refleksivitetsspektret for den bare isoverflade hver dag. De indsamlede også prøver af overfladeis og brugte et feltmikroskop til at karakterisere algerne og tælle antallet af algeceller i hver prøve. De analyserede forholdet mellem algernes vækst og mængden af ​​lys, der reflekteres af indlandsisen.

Forfatterne fandt, at indlandsisen reflekterede betydeligt mindre lys, efterhånden som algebefolkningen voksede. De beregnede algevækst tegnede sig for cirka 70 procent af variationen i lysrefleksansdata, gør den til den dominerende bidragyder til fænomenet. Resten af ​​variationen skyldtes regn, og hvor lang tid der var gået, og ikke-alger urenheder var ikke signifikante i deres analyse.

Den nye undersøgelse estimerede ikke, hvor meget mere is der kunne smelte i fremtiden på grund af alger, der blev mørkere. Men resultaterne kan danne grundlag for at udarbejde mere præcise fremskrivninger af scenarier med stigning i havniveauet på grund af smeltende is fra Grønland og andre indlandsis, Sagde Stibal. Alger vokser på andre isoverflader i områder som Himalaya, hvor de bor på vandproducerende gletschere.

Han mener også, at et opvarmningsklima kan være en velsignelse for algebefolkninger, potentielt øger deres mørkere indflydelse.

"Når klimaet bliver varmere, det område, som algerne kan vokse i, vil ekspandere, så de vil kolonisere mere af indlandsisen, "sagde han." Derudover vækstsæsonen vil forlænge, så algernes bidrag til isens smeltning vil sandsynligvis stige med tiden. "

Nozomu Takeuchi, professor i jordvidenskab ved Chiba University i Japan, sagde, at den nye forskning fremhæver vigtigheden af ​​at redegøre for biologiske processer i kryosfæren, og mener, at undersøgelsen vil have indflydelse på glaciologisk forskning af den grønlandske indlandsis.

"Den største betydning af deres fund er, at indlandsisen ikke er et simpelt abiotisk system med sne og is, men snarere et økosystem, "sagde han." At forstå denne biologiske proces mere kvantitativt kunne fremkalde et nyt perspektiv på andre klimakredsløb på jorden, såsom glacial-interglacial cyklusser. "