Arktiske skyer meget følsomme over for luftforurening

I 1870, opdagelsesrejsende Adolf Erik Nordenskiöld, vandring gennem Grønlands golde og afsidesliggende indlandsis, så noget, de fleste mennesker ikke ville forvente i sådan en tom, ugæstfrit landskab:dis.

Nordenskiölds registrering af disen var blandt de første beviser på, at luftforurening omkring den nordlige halvkugle kan rejse mod polen og forringe luftkvaliteten i Arktis. Nu, en undersøgelse fra University of Utah atmosfærisk videnskabsmand Tim Garrett og kolleger finder, at luften i Arktis er ekstraordinært følsom over for luftforurening, og at partikler kan anspore til arktisk skydannelse. Disse skyer, Garrett skriver, kan fungere som et tæppe, yderligere opvarmning af et allerede foranderligt Arktis.

"Det arktiske klima er sart, ligesom økosystemerne er til stede der, " siger Garrett. "Skyerne er lige på kanten af ​​deres eksistens, og de har en stor indflydelse på det lokale klima. Det ser ud som om skyer der er særligt følsomme over for luftforurening." Undersøgelsen er offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve .

Forurening på vej mod nord

Garrett siger, at notater fra tidlige arktiske opdagelsesrejsende viser, at luftforurening har rejst nordpå i næsten 150 år eller mere. "Denne forurening ville naturligvis blive blæst nordpå, fordi det er det dominerende cirkulationsmønster for at bevæge sig fra lavere breddegrader mod polerne, " siger han. En gang i Arktis, forureningen bliver fanget under en temperaturinversion, meget ligesom de inversioner, som Salt Lake City oplever hver vinter. I en inversion, en hætte med varm luft sidder over en pøl af kold luft, forhindrer den ophobede dårlige luft i at slippe ud.

Andre har undersøgt, hvilke regioner der bidrager til arktisk forurening. Nordøstasien er en væsentlig bidragyder. Sådan er kilder i det nordlige Europa. "De har langt mere direkte adgang til Arktis, " siger Garrett. "Forureningskilder der bliver ikke fortyndet i hele atmosfæren."

Forskere har været interesseret i virkningerne af forurening på arktiske skyer på grund af deres potentielle opvarmningseffekt. I andre dele af verden, skyer kan afkøle overfladen, fordi deres hvide farve reflekterer solenergi tilbage ud i rummet. "I Arktis, køleeffekten er ikke så stor, fordi havisen ved overfladen allerede er lys, "Garrett siger." Ligesom skyer reflekterer stråling effektivt, de absorberer også stråling effektivt og genudsender den energi tilbage for at varme overfladen." Vanddråber kan dannes omkring partikler i luften. Flere partikler giver flere dråber, hvilket giver en sky, der varmer overfladen mere op.

At se gennem skyerne

Men det har været svært at kvantificere forholdet mellem luftforurening og skyer. Forskere kan kun prøve luftforurening i skyer ved at flyve gennem dem, en metode, der ikke kan dække meget jord eller en lang periode. Satellitbilleder kan registrere aerosolforurening i luften – men ikke gennem skyer. "Vi ser på skyerne ét sted og håber, at aerosolerne i nærheden er repræsentative for de aerosoler, hvor skyen er, " siger Garrett. "Det bliver de ikke. Skyen er der, fordi den er i en anden meteorologisk luftmasse, end hvor den klare himmel er."

Så Garrett og hans kolleger, herunder U-uddannet Quentin Coopman, havde brug for en anden tilgang. Atmosfæriske modeller, det viser sig, gøre et godt stykke arbejde med at spore luftforurenings bevægelser rundt om Jorden. Ved hjælp af globale opgørelser over forureningskilder, de simulerer luftforureningsfaner, så satellitter kan observere, hvad der sker, når disse modellerede faner interagerer med arktiske skyer. Modellen gjorde det muligt for forskerne at studere luftforurening og skyer på samme tid og sted og også tage højde for de meteorologiske forhold. De kunne være sikre på, at virkningerne, de så, ikke kun var naturlige meteorologiske variationer under normale skydannende forhold.

Meget følsomme skyer

Forskerholdet fandt ud af, at skyer i Arktis var to til otte gange mere følsomme over for luftforurening end skyer på andre breddegrader. De ved ikke med sikkerhed hvorfor endnu men antager, at det kan have at gøre med stilheden i den arktiske luftmasse. Uden luftturbulensen set på mellembreddegrader, den arktiske luft kan let forstyrres af luftbårne partikler.

En faktor skyerne ikke var følsomme over for, imidlertid, var røg fra skovbrande. ”Det er ikke, at skovbrande ikke har potentiale, " siger Garrett, "det er bare, at fanerne fra disse brande ikke endte det samme sted som skyer." Luftforurening, der kan tilskrives menneskelige aktiviteter, overgik skovbrandernes indflydelse på arktiske skyer med en faktor på omkring 100:1.

Dette giver Garrett håb. Partikler er en luftbåren forurening, som relativt let kan kontrolleres, sammenlignet med forurenende stoffer som kuldioxid. Kontrol af de nuværende partikelkilder kan lette forureningen i Arktis, mindske skydække, og bremse opvarmningen. Alle disse gevinster kunne udlignes, andre forskere har foreslået, hvis Arktis bliver en sejlrute og ser industrialisering og udvikling. Emissioner fra disse aktiviteter kan have en uforholdsmæssig stor effekt på arktiske skyer sammenlignet med emissioner fra andre dele af verden, siger Garrett.

"Arktis ændrer sig utrolig hurtigt, " siger han. "Meget hurtigere end resten af ​​verden, som ændrer sig hurtigt nok. "