Atradimas Arktyje nustebino net mokslininkus, paaiškėjo, kad tai turi įtakos net ir debesims
Arktis keičiasi mūsų akyse greičiu, kuris stebina net patyrusius klimatologus. Šis regionas šyla maždaug keturis kartus sparčiau nei likusi planeta, todėl sparčiai nyksta ledo danga ir tirpsta amžinasis įšalas.
Naujausi tyrimai, paskelbti žurnale „Geophysical Research Letters“, atkreipia dėmesį į iki šiol nepakankamai įvertintą mechanizmą, galintį turėti didelę reikšmę Žemės klimato ateičiai.
„Colorado State University“ mokslininkai nustatė, kad mikroskopinės dalelės, kylančios nuo Arkties tirpsmo balų paviršiaus, tampa pagrindu debesims formuotis. Kitaip tariant, tai, kas vyksta mažytėse vasarinėse balose ant jūros ledo, gali daryti įtaką tam, kaip elgsis arktiniai debesys ir kiek šilumos regione bus sulaikoma ar atspindima.
Šio reiškinio centre – vadinamieji ledo kristalizacijos branduoliai (angl. ice-nucleating particles, INP). Tai smulkūs aerozoliai – mineralinės dulkės, mikroorganizmai ar biologinės kilmės dalelės – kurie patekę į atmosferą veikia kaip savotiškos „matricos“. Ant jų paviršiaus vandens garai pradeda šalti, taip inicijuodami debesų formavimosi procesą. Be šių dalelių ledo kristalams susidaryti esant palyginti aukštai temperatūrai būtų beveik neįmanoma.
Ilgą laiką mokslininkai svarstė, iš kur tokios dalelės atsiranda atšiaurioje ir nuo kitų teršalų šaltinių izoliuotoje Tolimojoje Šiaurėje. Tyrėjų grupė, vadovaujama Camille Mavis ir dr. Jessie Creamean, nustatė, kad pagrindinis šaltinis yra tirpsmo balos.
Tai negilūs vandens telkiniai, vasarą susidarantys ant jūros ledo. Jie nėra vien tik iš ištirpusio sniego susidariusios „balutės“ – tai sudėtingos ekosistemos, kuriose susimaišo jūros vanduo, nuosėdos ir biologinė medžiaga, įskaitant bakterijas bei mikroskopinius dumblius, žiemą įkalintus lede.
Tirpsmo balos ir atviras vandenynas
„Colorado State University“ komandos tyrimai parodė netikėtą dėsningumą: ledo formavimą inicijuojančių dalelių koncentracija tirpsmo balose yra gerokai didesnė nei aplinkiniame jūros vandenyje. Tai leidžia manyti, kad biologiniai procesai šiuose nedideliuose telkiniuose ypač efektyviai „gamina“ aerozolius.
Tirpstančiame lede esantys specifiniai mikroorganizmai tampa svarbiu „debesų užuomazgų“ šaltiniu vietovėse, kur beveik nepatenka kiti įprasti aerozolių šaltiniai, pavyzdžiui, dykumų dulkės.
Kodėl tai svarbu? Debesys Arktyje atlieka dvigubą, itin sudėtingą vaidmenį. Viena vertus, jie atspindi saulės spinduliuotę atgal į kosmosą ir gali vėsinti.
Kita vertus, veikia kaip savotiška antklodė, sulaikanti nuo Žemės paviršiaus sklindančią šilumą, taip stiprindami šiltnamio efektą. Šių dviejų procesų balansas – radiacinis balansas – lemia, kaip greitai ateinančiais sezonais tirps jūros ledas.
Tyrėjai pripažįsta, kad dabartiniai klimato modeliai prastai atkuria arktinių debesų elgseną, todėl ilgalaikėse prognozėse išlieka nemažai netikslumų. Papildomi duomenys apie INP kilmę ir poveikį galėtų padėti sumažinti šias paklaidas.
MOSAiC misija: mokslas ekstremaliomis sąlygomis
Šis atradimas nebūtų buvęs įmanomas be precedento neturinčios ekspedicijos MOSAiC (Multidisciplinary Drifting Observatory for the Study of Arctic Climate). Tai buvo apie 139 mln. eurų vertės tarptautinis mokslinis projektas, koordinuotas Vokietijos Alfredo Wegenerio instituto.
Misijoje dalyvavo mokslininkai iš 20 šalių, o jų pagrindinė „laboratorija“ buvo ledlaužis, įšaldytas Arkties lede ir beveik metus dreifavęs kartu su juo.
Būtent šios ekspedicijos metu dr. Jessie Creamean surinko vandens ir ledo mėginius centrinėje Arktyje, pasiekdama vietas, kurios didžiąją metų dalį žmonėms yra neprieinamos.
Pagrindinė publikacijos autorė Camille Mavis pabrėžia, kad Arktis – idealus „natūralus laboratorinis poligonas“ ledo kristalizacijos branduoliams tirti, nes ši sistema yra paprastesnė ir turi mažiau kintamųjų nei žemesnėse platumose.
Kartu tai regionas, kuriame pokyčiai vyksta sparčiausiai, todėl mikroskopinių dalelių vaidmens supratimas tampa savotiškomis lenktynėmis su laiku.
Klimato ateitis užrašyta mikromasteliu
Tyrimo išvados aiškios: šylant klimatui Arkties tirpsmo balų skaičius ir plotas, tikėtina, didės. Didesnis jų paviršius reiškia daugiau INP dalelių atmosferoje, o tai gali keisti arktinių debesų struktūrą ir savybes.
Kaip pažymi prof. Sonia Kreidenweis, viena iš tyrimo bendraautorių, šios dalelės gali skatinti vandens užšalimą esant palyginti aukštai temperatūrai – tai išskiria jas iš tipinių mineralinių aerozolių.
„Mūsų klimato modeliai turi būti papildyti šiais duomenimis“, – teigia mokslininkai.
Supratimas, kaip jūros ledo biologija veikia atmosferos fiziką, gali tapti trūkstama dėlionės dalimi, leidžiančia tiksliau prognozuoti, kada Arktis vasaromis gali tapti visiškai be ledo. Tai, kas vyksta mikroskopiniu masteliu mažame vandens laše ant ledo, galiausiai gali atsispindėti pasauliniu mastu – jūrų lygio pokyčiuose ir ekstremaliuose orų reiškiniuose, su kuriais susiduriame vis dažniau.
