Optøning af permafrost er fuld af isdannende partikler, der kan komme ind i atmosfæren

Permafrost - frossen jord i det fjerne nord - optøer, frigivelse af drivhusgasser og for længst tabte mikrober. Men en ting, forskere ikke har undersøgt grundigt, er, om permafrost indeholder visse slags partikler, der kan påvirke skyer og vejr.

Som atmosfæriske forskere, fandt vi i en nylig undersøgelse, at optøning af permafrost indeholder masser af mikroskopiske iskernende partikler. Disse partikler gør det lettere for vanddråber at fryse; og hvis dem i permafrost bliver luftbårne, de kan påvirke arktiske skyer.

I sommeren 2018, en af ​​os, Jessie Creamean, gik til Fairbanks, Alaska, og indsamlede prøver af permafrost fra en forskningstunnel dybt under jorden. Disse prøver varierede fra 18, 000 til 30, 000 år gammel, og vores team testede dem for at se, hvor mange iskernende partikler der gemmer sig i permafrost.

Det viser sig, at permafrost indeholder masser af dem - op til 100 millioner meget aktive individuelle partikler pr. Gram for det meste døde mikrober og stykker planter. Denne tæthed er på niveau med, hvad der findes i frugtbar jord, som er nogle af de mest koncentrerede kilder til iskernende partikler på Jorden. Overalt i verden, iskernende partikler spiller typisk en stor rolle i skyens adfærd, og styrken af ​​den effekt bliver stadig undersøgt.

Hvorfor det betyder noget

Ingen ved endnu, om iskernende partikler fra permafrost kommer ind i atmosfæren og påvirker skyer. Men teorien om, hvordan iskernende partikler ændrer skyer, forstås.

Skyer består af milliarder af små vanddråber eller iskrystaller, ofte en blanding af begge. En sky er som en skov af træer:Alle vanddråber i skyen kræver, at et frø - en lille aerosolpartikel - dannes og vokser videre. Næsten ethvert lille stykke materiale fra landet eller havet kan være frøet til en flydende skydråbe. På grund af deres unikke evne til at stille vandmolekyler op i et islignende gitter, de hjælper underkølet væske i en sky til at fryse ved varmere temperaturer.

Iskernende partikler er ekstremt gode til at danne små iskrystaller-en sjælden færdighed, der findes hos mindre end 1 ud af en million af alle partiklerne, der flyder rundt i luften. Iskernende partikler kan være mineralsk støv fra ørkener, pletter af jord fra gårdsmarker eller - som det vi fandt i permafrosten - bakterier og bidder af biologisk materiale fra oceaner eller planter.

Evnen til let at danne is har store konsekvenser for skyer og vejr.

Det meste af tiden, luftbårne vanddråber skal fryse, før de kan falde til jorden som sne eller regn. Is-kernende partikler tillader skyis at dannes ved varmere lufttemperaturer end normalt, op til omkring 28 grader Fahrenheit. Uden disse partikler, en vanddråbe kan afkøle til omkring minus 36 F før frysning. Når iskernende partikler er i en sky, vanddråber fryser lettere. Dette kan få skyen til at regne eller sne og forsvinde tidligere, og reflekterer mindre sollys.

Hvad man stadig ikke ved

Vores arbejde fandt ud af, at der er mange af disse iskernende partikler i optøning af permafrost, hvilket er vigtigt, fordi permafrost dækker 24% af den eksponerede landoverflade på den nordlige halvkugle. Spørgsmålet er nu, om disse partikler kommer ind i atmosfæren eller ej. Ingen andre forskere, som vi er klar over, har set på permafrosts effekt på skydannelse, eller de mekanismer, hvormed iskernende partikler fra permafrost bliver luftbårne.

Vi antager, at iskernende partikler fra optøende permafrost kunne komme ind i søer og floder, gøre deres vej til kystnære Arktiske Ocean farvande og spredt over store områder. Derefter, vind kunne skubbe disse iskernende partikler ud i luften, hvor de kunne forstærke frysning af skyer og påvirke vejret.

Der er stadig mange ukendte og meget arbejde at gøre.

Hvad er det næste

Den her sommer, vi går sammen med kolleger fra Cold Regions Research and Engineering Laboratory i Fairbanks og National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colorado, at tage ud på en seks ugers ekspedition til Alaskas arktiske tundra. Vi vil indsamle hundredvis af prøver af permafrost, søvand, flodvand, kystnære havvand og luftprøver for at se, om der er iskernende partikler fra permafrost, og i hvilke mængder. Vores mål er at bruge disse fund i modeller til at forudsige, hvordan optøende permafrost kan ændre regionens skyer.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.