En varm indtrængen i Arktis forårsager ekstreme forureningsniveauer

Under MOSAiC-forskningsekspeditionen, der blev gennemført i den arktiske pakis mellem 2019 og 2020, observerede EPFL-forskere en atmosfærisk forstyrrelse udløst af indtrængen af ​​en stærkt forurenet varm luftmasse. En første undersøgelse, der giver yderligere indsigt i fænomenet og dets potentielle implikationer, er netop blevet offentliggjort.

Vejrinstrumenter installeret på Polarstern isbryderen registrerede et enormt spring i lufttemperaturen nær overfladen, fra -30,8°C til næsten 0°C, mellem 14. og 17. april 2020. Dette var et rekordsving, som aldrig var blevet observeret i det centrale Arktisk Ocean inden for den tilgængelige vejrklimatologi, der startede for 40 år siden. Isbryderen opererede under MOSAiC-ekspeditionen, som har til formål at opnå en bedre forståelse af drivkræfterne bag de arktiske accelererede klimaændringer, og hvordan de påvirker regionen. Under ekspeditionen foretog hundredvis af forskningsinstrumenter millioner af realtidsmålinger og indsamlede data om biologiske, kemiske og fysiske egenskaber fra havbunden til dybt inde i skyerne.

En af forskerne om bord på Polarstern var Julia Schmale, en tenure-track assisterende professor ved EPFL og leder af EPFL's Extreme Environments Research Laboratory (EERL), baseret på ALPOLE forskningscenter ved EPFL Valais Wallis. Sammen med en postdoc fra EERL, Lubna Dada og flere MOSAiC-kolleger har de udgivet en undersøgelse i Nature Communications giver vigtig indsigt i dette bekymrende fænomen.

Data indsamlet af forskerne viser, at en masse varm luft med store mængder forurenende stoffer fra det nordlige Eurasien var trængt ind på de høje breddegrader. Deres undersøgelse er den første, der afslører de kemiske og mikrofysiske egenskaber af partikler, der er fejet ind i det centrale Arktis af en varm indtrængen, og at relatere disse resultater til klimarelevante påvirkninger på skydannelse.

Overraskende data

"Vi vidste allerede fra vejrudsigter, at en varm luftmasse var på vej," siger Schmale. "Det er en proces, der sker regelmæssigt i regionen. Men da vi så på de forureningsdata, vi registrerede, så vi noget, vi aldrig havde set før." Schmale tjekkede derfor aflæsningerne af luftmåleinstrumenterne ofte og bemærkede, at det ikke kun var temperaturstigningen, men uventet antallet, massekoncentrationen og skydannende potentiale af de advektionspartikler, der nåede rekordniveauer. Hendes kolleger på Polarstern indsamlede lige så overraskende data om sne og is.

Da han var tilbage på EPFL, arbejdede Schmale sammen med Dada, som er en atmosfærisk kemiker og fysiker, for at analysere begivenhedsdataene. Dada, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, så, at luftforureningskoncentrationen i den varme luftmasse oversteg de typisk målte værdier i Zürich. I modsætning til partikler i den schweiziske by var den arktiske luftforurening meget surere på grund af svovlsyre og indeholdt mindre nitrat. "Det er bekymrende at se sådanne data i en region, hvor der ikke er nogen industri eller nogen anden sammenlignelig kilde til forurening," siger hun. Desuden viste analyser af radardata, at partiklerne bidrog til at danne optisk tykke skyer, der i det væsentlige fungerer som et uigennemsigtigt tæppe, hvilket forstærker temperaturstigningen tættere på jorden. Dette kan have vigtige konsekvenser for havisens afsmeltning senere på sæsonen.

Fra Arktis til mellembreddegrader

Et centralt punkt i undersøgelsen viser således, at "snavsede" indtrængen kan have en stærk effekt på atmosfærens strålingsbalance, mens "rene" indtrængen ville opføre sig anderledes. Som et resultat af klimaændringer er varme indtrængningsbegivenheder - som den, der blev observeret af EPFL-forskerne i Det Arktiske Ocean i april 2020 - blevet hyppigere og længerevarende. Man ved dog lidt om luftforureningskoncentrationen, fordi dette ikke er taget i betragtning af vejrmodeller.

Især det centrale Arktis bliver påvirket af denne type begivenheder og opvarmes samtidig tre gange hurtigere end resten af ​​kloden. Dette får polarisen til at smelte med en hidtil uset hastighed med uforudsigelige konsekvenser for økosystemer og atmosfærisk dynamik, der også påvirker mellembreddegrader. + Udforsk yderligere

Klima:Jodsyre påvirker skydannelsen ved Nordpolen