Door de EU gefinancierde wetenschappers gebruikten instrumentdragende drones om het effect te onderzoeken van aërosolen op ijskristallen in wolken waarvan wordt gedacht dat ze klimaat en klimaatverandering beïnvloeden.

De interactie tussen wolken en aerosolen wordt verondersteld een belangrijke rol te spelen bij klimaatverandering, maar de relevantie ervan wordt slecht begrepen. Het door de EU gefinancierde BACCHUS-project bracht 20 instellingen en organisaties uit een tiental landen samen - meer dan 60 onderzoekers die gespecialiseerd zijn in wolken die ijs bevatten - om te onderzoeken hoe aerosolen de eigenschappen van wolken veranderen en neerslag beïnvloeden.

Spuitbussen zijn het gevolg van menselijke activiteiten of komen van nature voor als stof, stuifmeel, schimmel sporen, bacteriën of mariene organische stoffen. "We hebben het belang onderzocht van biogene (natuurlijke of pre-industriële) versus antropogene (door de mens veroorzaakte) emissies voor interacties tussen aerosolen en wolken in regio's die de belangrijkste regelgevers zijn van het klimaat op aarde, zoals het Amazoneregenwoud of het Noordpoolgebied, " zegt projectcoördinator professor Ulrike Lohmann, Hoogleraar Atmosferische Fysica aan het Instituut voor Atmosfeer en Klimaatwetenschap, ETH Zürich, Zwitserland.

"Er zijn zeer weinig gegevens beschikbaar voor veel van deze regio's, vooral over oceanen, " merkt ze op. "Om te beginnen wilden we weten welk deel van de wolk bestaat uit waterdruppels versus ijskristallen en hoe dit werd beïnvloed door aerosolen."

Op de middelste breedtegraden van Europa, zelfs laaggelegen wolken kunnen ijs bevatten; dit is belangrijk omdat ijswolken gemakkelijker neerslaan en het stralingsbudget meer beïnvloeden dan waterwolken. Dit evenwicht tussen straling van de zon en wat de aarde terugstraalt, is een belangrijke vergelijking bij het modelleren van klimaatverandering.

Innovatief gebruik van drones om wolken te bestuderen

Naast het gebruik van satellietmetingen en gegevens vanaf de grond, onderzoeksschepen en grote onderzoeksvliegtuigen, het project maakte ook gebruik van drones. Deze waren uitgerust met in de handel verkrijgbare lichtgewicht temperatuur, vochtigheids- en aerosolsensoren en stuurden een paar kilometer de lucht in. Dit was de eerste keer dat wetenschappers drones gebruikten voor dit soort verticale profilering, waardoor het project metingen kan doen die representatiever zijn voor de atmosferische omstandigheden van ijsvorming in wolken dan metingen op de grond.

Drones hebben de voorkeur boven onderzoeksvliegtuigen, die te snel door de wolken vliegen. "Je krijgt maar een paar meetpunten met vliegtuigen, Professor Lohmann zegt. "Drones zijn licht en zeer flexibel. Ze kunnen ook frequentere wolkenmetingen op verschillende locaties over de hele wereld vergemakkelijken, met name afgelegen regio's waar gegevens ontbreken."

Unieke database over ijswolken

De drones werden voor het eerst gebruikt boven een afgelegen locatie in Cyprus, waar de lucht vaak beladen is met woestijnstof. De informatie werd ingevoerd in een unieke database over ijswolken, het samenbrengen van langetermijnobservaties en veldgegevens over microfysische eigenschappen van wolken, ijskiemvormende deeltjes waarrond de kristallen zich vormen en aerosolen.

"Er zijn databases voor aerosolen, en databases voor alle meteorologische variabelen, maar een database voor ijskiemvormende deeltjes bestond niet. We hebben het helemaal opnieuw opgebouwd, ", zegt professor Lohmann. Het eerste commercieel beschikbare instrument voor het meten van ijskiemvormende deeltjes, gebaseerd op een ontwerp ontwikkeld door de onderzoekers van het project, kwam pas een paar jaar geleden beschikbaar. "Het is een heel jonge discipline, " ze legt uit.

Met analyse van Groenlandse ijskernen, de BACCHUS-database zal gegevens bevatten over de pre-industriële periode die teruggaat tot ongeveer 1300 na Christus.

Een BACCHUS-team zeilde rond Antarctica op het onderzoeksschip Akademic Tryoshnikov om gegevens te verzamelen voor polaire klimaatmodellen. "We waren in staat om veel metingen te doen van ijskiemvormende deeltjes in een voorheen onderbemonsterd gebied van de Zuidelijke Oceaan, ' zegt professor Lohmann.

"We wilden ook zien hoe belangrijk het toekomstige Arctische scheepsverkeer zou kunnen zijn voor wolken en hoeveel scheepsvervuiling ertoe doet in zo'n ongerepte omgeving." Tot nu toe waren de resultaten te divers om conclusies te trekken, mede door onzekerheid over de bronnen en levensduur van natuurlijke aerosolen.