Elke dag moet onze atmosfeer een manier vinden om zichzelf van de lucht te zuiveren, zee- en bodemvervuiling gooien we erop.

Dus, om te bestuderen hoe dit reinigingsproces werkt, Dr. Robyn Schofield van de Universiteit van Melbourne vaart door de ongerepte omgeving van de Zuidelijke Oceaan naar ons meest ongerepte continent, Antarctica - een omgeving met de minste hoeveelheid vervuiling op aarde.

Maar een gedetailleerde studie in dit deel van de wereld is niet mogelijk zonder een volledig functionerend laboratorium. Dus, aan boord van het schip met Dr. Schofield is een unieke, mobiel, lucht chemie, zeecontainer laboratorium, bekend als AIRBOX of de Atmospheric Integrated Research Facility for Boundaries and Oxidative Experiments.

Dit op maat gemaakte laboratorium is klein:slechts 2,5 bij 2,5 bij 3 meter. Maar binnen die ruimte heeft het negen instrumenten die zijn ontworpen om uitgebreide atmosferische monitoring uit te voeren - metingen doen op de meest afgelegen plaatsen.

Voor deze reis, het onderzoeksteam heeft ook nog eens acht gastinstrumenten toegevoegd die de atmosferische chemie meten, gassen en aerosolen boven de Zuidelijke Oceaan.

AIRBOX, een onopvallende verstekeling, zal deze zomer vier reizen maken met de ijsbreker RSV Aurora Australis, als onderdeel van het Australische Antarctische Programma.

Met twee expedities op elk van de reizen, Dr. Schofield en haar collega's zullen het zomerseizoen meten terwijl alle Antarctische stations worden bevoorraad.

En tijdens de zomer van het zuidelijk halfrond gaat er een hele reeks expertise naar het zuiden.

Dr. Branka Miljevic, van de Queensland University of Technology (QUT), en Jared Lewis, van de Universiteit van Melbourne, net terug zijn van het bevoorraden van Davis Station, een van de drie permanente bases en onderzoeksposten op Antarctica die worden beheerd door de Australische Antarctische Divisie.

Dr. Dagmar Kürbistin en Dr. Schofield van de University of Woollongong vertrokken begin december om Casey Station op de Windmill Islands te bevoorraden, net buiten de zuidpoolcirkel.

Zij zullen worden gevolgd door de heer Joel Ahroe, van QUT, en Imogen Wadlow, van de Universiteit van Melbourne, die Davis en Mawson zal bevoorraden in het Australische Antarctische Territorium.

En tenslotte, Dr. Alan Griffiths van de Australian Nuclear Science and Technology Organization en universitair hoofddocent Helen (Clare) Murphy van de University of Wollongong zullen Macquarie Island bevoorraden.

Een van de gebieden waarop het onderzoek zich richt, zijn wolken.

DE LEVENSCYCLUS VAN EEN WOLK

De generatie van wolken, beginnend met een aerosol en eindigend met regen, is een belangrijk onderdeel van de zelfreiniging van onze atmosfeer. Echter, onderzoekers willen meer weten over het proces en begrijpen hoe het systeem het beste blijft werken in ons opwarmende klimaat.

"Wolken zijn erg belangrijk, evenals prachtige weersverschijnselen, " zegt Dr. Schofield.

"Door het aardoppervlak te beschaduwen en af ​​te koelen, bewolking speelt een directe rol in de snelheid van wereldwijde klimaatverandering", legt Dr. Schofield uit, gevestigd aan de School of Earth Sciences van de University of Melbourne en een associate researcher van het ARC Centre of Excellence for Climate Extremes.

Wolken worden 'gezaaid' door kleine deeltjes in de lucht die aerosolen worden genoemd. Deze deeltjes kunnen stof, roet en zout, waarvan sommige bijzonder belangrijk zijn voor het leveren van voedingsstoffen aan de oceanen.

Waterdamp hecht zich aan de aerosoldeeltjes, condenseert tot een wolkendruppel die omhoog wordt gehouden door luchtcirculatie en vervolgens uitgroeit tot een wolk, als het eenmaal groot genoeg is, zal het gaan regenen. En de cyclus begint opnieuw.

Laag, ondiepe wolken zijn meestal gemaakt van waterdruppels van verschillende groottes. Dun, wolken op het bovenste niveau of cirruswolken zijn gemaakt van kleine ijsdeeltjes. En diepe onweerswolken kunnen zowel vloeistof als ijs bevatten in de vorm van wolken en regendruppels, wolken ijs, sneeuw en hagel.

"De concentraties van aërosolen in de Zuidelijke Oceaan en de Antarctische atmosfeer verschillen van waar dan ook op aarde. Hun meting is van groot belang voor de internationale klimaatmodelleringsgemeenschap en voor het Australische klimaat in het algemeen, " zegt Dr. Schofield.

WOLKEN EN HET KLIMAAT

Het AIRBOX-project heeft tot doel beter te begrijpen waar de aerosolen vandaan komen die de wolken beïnvloeden en hoe ze worden gemaakt.

"Ons vermogen om toekomstige klimaatverandering te voorspellen zal worden geholpen door ons begrip van aerosolen te verbeteren, '' zegt Dr. Schofield.

"Bijvoorbeeld, sulfaataerosol koelt het klimaat door direct zonlicht te reflecteren en door zeer effectief te zijn bij het zaaien van wolken, die ook zonlicht weerkaatsen en tot oppervlaktekoeling leiden. Industriële en fossiele brandstof verbranding emissies van zwaveldioxidegas in de atmosfeer zijn de primaire bron van sulfaatdeeltjes.

"Daarentegen, zwarte koolstofaërosolen, die kunnen komen van bosbranden, straling absorberen en kan leiden tot atmosferische en oppervlakteverwarming."

De AIRBOX bevat verschillende instrumenten die aërosolen kunnen karakteriseren, waaronder een die een laser gebruikt om aërosol en wolken tot op 10 kilometer afstand te meten, evenals gassen die belangrijk zijn bij het beheersen van aërosolvormingsprocessen zoals ozon.

Aanvullend, dit kan ook helpen bij het meten van broeikasgassen zoals koolstofdioxide, lachgas en methaan, evenals warmte- en waterstromen.

Deze instrumenten meten ook aerosoleigenschappen, inclusief de concentraties en afmetingen van deeltjes zoals stof in spuitbussen, en de soorten deeltjes die bijdragen aan de vorming van aerosolen.

"Aërosolconcentraties boven de Zuidelijke Oceaan zijn in het voorjaar onverwacht hoog, terwijl zomermetingen lagere concentraties aangeven in vergelijking met verder naar het noorden, dus we kijken ook naar seizoensveranderingen in cloud-seeding, " zegt Dr. Schofield.

Iedereen die ooit op een boot heeft gezeten, weet dat golven ook een belangrijke bron van water in de atmosfeer zijn, inclusief opspattend zeewater, een ander type aerosol.

DE 'KANARIE IN DE MIJN'

Het doel van de AIRBOX is om op deze bevoorradingsreizen zoveel mogelijk gegevens uit zoveel mogelijk gebieden te verzamelen.

Dr. Schofield heeft een bijzondere interesse in kwik; de vervuilende zware metalen die vrijkomt in het milieu door dingen als vulkaanuitbarstingen en opnieuw vrijkomt uit de vegetatie tijdens bosbranden. Het komt ook in de atmosfeer terecht als gevolg van menselijke activiteit, zoals het smelten van goud en het verbranden van fossiele brandstoffen.

Een team, onder leiding van Dr. John Moreau en Dr. Caitlin Gionfriddo, ook verbonden aan de School of Earth Sciences van de Universiteit van Melbourne, vastgesteld dat wanneer kwik afslaat op het Antarctische ijs, zee-ijsbacteriën kunnen kwik veranderen in methylkwik - een giftigere vorm die het mariene milieu kan vervuilen, inclusief vissen en vogels.

Dan is er wat de Zuidelijke Oceaan zelf ons kan vertellen.

Dr. Schofield werkt samen met de School of Engineering van de University of Melbourne, waaronder universitair hoofddocent Alessandro Tofoli, om de toestand van de zee te meten met camera's aan boord van de Aurora Australis. Professor Jason Monty, ook van de Melbourne School of Engineering, werkt samen met het AIRBOX-team om de warmte- en wateruitwisseling van de oceaan te karakteriseren.

De informatie die we uit Antartica halen, kan ons helpen het opwarmende klimaat van onze wereld te begrijpen.

"We zien de Zuidelijke Oceaan als een 'kanarie in de mijn', " zegt Dr. Scholfield. "Als we meer kunnen begrijpen over wat er in onze puurste omgeving gebeurt, we zullen een beter begrip hebben van hoe we het vermogen van de atmosfeer om zichzelf te reinigen te behouden."