Visa istorija prasidėjo 2022 metų pradžioje, kai virš Aliaskos į dangų pakilo plataus masto mokslinė ekspedicija CHACHA. Per du mėnesius tyrėjų komanda, vadovaujama Pensilvanijos valstijos universiteto mokslininko dr. Chosė D. Fuenteso, vykdė skrydžius virš Boforto ir Čiukčių jūrų. Pagrindinis tikslas buvo vienas – geriau suprasti, kaip keičiasi Arktis.
Tyrimas parodė, kaip atviri ledo plyšiai ir properšos – ilgos ledo įtrūkės, atidengiančios jūros vandenį – sąveikaudami su pramoniniais teršalais keičia žemutinių atmosferos sluoksnių fiziką ir chemiją. Šie, iš pirmo žvilgsnio nematomi, pokyčiai veikia viską: nuo debesų formavimosi iki saulės spinduliuotės sugėrimo.
Per 57 tyrimams skirtus skrydžius surinkti duomenys, papildyti matavimais prie Utkjagviko (Aliaska), aiškiai atskleidė Arkties sistemos trapumą. Tyrimas, paskelbtas „American Meteorological Society Bulletin“, pabrėžia, kad nedidelio masto reiškiniai gali turėti milžiniškų pasekmių, kai susikerta tarša ir klimato pokyčiai atšiauriuose šiaurės regionuose.
Tirpstančio ledo grėsmė
Properšos (polynijos) – atviros vandens juostos tarp Arkties jūros ledo masyvų – pavasarį tampa ypač stipriais šilumos ir drėgmės šaltiniais. Sausas poliarinis oras, slinkdamas virš šiltesnio vandens, įsisavina šilumą ir vandens garus, kurie vėliau sūkuriniais srautais kyla aukštyn.
Šis procesas skatina žemų, bet labai aktyvių debesų formavimąsi, įskaitant vadinamąjį „jūros dūmą“ – rūką, susidarantį vandeniui garuojant virš properšų.
CHACHA komandos duomenimis, toks konvekcinis, intensyviai maišomasis sluoksnis siekė 250–850 metrų storį. Jis formavo kylamuosius ir besileidžiančius oro srautus, kurie keitė oro drėgnumą ir kėlė į atmosferą aerozolius bei chemines medžiagas. Išmatuota, kad oras virš properšų vidutiniškai buvo apie 10 °C šiltesnis nei oras virš aplinkinio ledo. Ši papildoma šiluma prisidėjo prie naujų ledo plyšių atsiradimo ir dar labiau paspartino tirpimą.
Kaip naftos pramonė teršia Arktį
Nors Arktis dažnai laikoma atokiu ir švariu regionu, netoliese vykdoma naftos ir dujų gavyba daro kur kas didesnį poveikį, nei manyta anksčiau. Lėktuvai, skridę šalia Pradho Bėjaus naftos telkinių, užfiksavo azoto dioksido (NO2) koncentraciją iki 67 dalių milijardui – tai vertė, priartėjusi prie JAV sveikatos apsaugos normų ribų.
Atmosferoje, kurioje jau gausu halogenų (pavyzdžiui, bromo), šie teršalai sukėlė netikėtas chemines reakcijas.
Duomenys parodė, kad NO2 išmetimai slopino bromo reakcijas, sudarydami junginį BrONO2, kuris nutraukia įprastus bromo ciklus. Dėl to sumažėjo BrO kiekis – šio junginio koncentracija laikoma aktyvios bromo chemijos rodikliu, ypač ten, kur NO2 koncentracija buvo didelė. CHACHA ekspedicija taip pat nustatė, kad pramoniniai teršalų debesys dėl itin stabilios atmosferos buvo tarsi „įkalinti“ prie žemės paviršiaus, todėl beveik nesklaidėsi. Šiuose sluoksniuose vykstančios reakcijos tarp halogenų ir azoto junginių generavo naujus laisvuosius radikalus ir smogą, galintį plisti šimtais kilometrų.
Saulės šviesa, jūros druska ir sniegas spartina ozono nykimą
Sugrįžus pavasarinei saulei po ilgos poliarinės nakties, prasidėjo dar vienas pavojingas procesas. Pakrančių sniegynuose, padengtuose jūros druska, ultravioletiniai spinduliai suaktyvino bromo išsiskyrimą, ypač ten, kur sniegas ir ledas buvo papildomai užteršti naftos gavybos teršalais. Dėl to staigiai padidėjo reaktyvių bromo atomų emisijos, kurios ardo prizeminiame sluoksnyje esantį ozoną.
Sausumos stebėjimo stotys užfiksavo daugybę ozono sluoksnio išeikvojimo epizodų (angl. ODE – ozone depletion events), kai kurie jų truko kelias dienas. Ozonas kartais sumažėdavo iki mažiau nei 10 dalių milijardui, o kai kuriais atvejais – net iki mažiau nei 0,5 dalių milijardui. Šios itin mažo ozono koncentracijos zonos apsiribojo maždaug pirmuoju 300 metrų sluoksniu virš žemės, bet stipriai keitė viso regiono oksidatorių pusiausvyrą.
Toks ozono praradimas leido didesniam kiekiui saulės spinduliuotės pasiekti paviršių, dar labiau įkaitino sniegą ir taip paskatino dar intensyvesnį bromo išsiskyrimą. Susidarė savipalaikanti grįžtamojo ryšio grandinė.
CHACHA komanda padarė išvadą, kad šie sudėtingi, glaudžiai tarpusavyje susiję procesai skatina Arkties šylimą gerokai sparčiau, nei šiuo metu prognozuoja dauguma klimato modelių.
Anksčiau buvo pranešta, kad ledo sukaustytoje Arktyje gyvena itin ilgai gyvenantys žinduoliai. Manoma, jog Grenlandijos banginiai šiame regione gali plaukioti iki šiol, nors kai kurie iš jų buvo gyvi dar 1851 metais, kai buvo parašyta knyga „Mobis Dikas“.
