Een internationaal team onder leiding van Japanse wetenschappers heeft belangrijke bevindingen gedaan die de impact benadrukken van stof op hoge breedtegraad op de omzetting van waterdruppels in wolken in ijs - of ijstijd - in laaggelegen wolken in het Noordpoolgebied. Deze resultaten dragen bij aan een beter begrip van factoren aan het landoppervlak en hoe deze wolkenformaties beïnvloeden. De onderzoeksresultaten dragen ook bij aan een beter begrip van hoe het klimaat wordt beïnvloed door wolken, die steeds meer worden beschouwd als een van de belangrijkste, maar de meest complexe, regelgevers van het mondiale klimaat. Afhankelijk van de voorwaarden, wolken versterken de opwarming of koelen het klimaat af door warmte vast te houden of zonlicht terug in de ruimte te reflecteren, respectievelijk.

De studie is gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen op 25 maart, 2019.

Wolken spelen een van de belangrijkste rollen in het atmosferische systeem. Ze zijn belangrijke spelers bij het handhaven van de stralingsbalans van de atmosfeer van de aarde en zijn ook betrokken bij het handhaven van het energie-evenwicht van de aarde. Ze bestaan ​​uit deeltjes zoals ijskristallen en/of druppeltjes die op hun beurt de stralingsbalans van de atmosfeer en het behoud van het energie-evenwicht van de aarde bemiddelen. Wanneer gekoeld onder 0oC, watermoleculen beginnen ijskristallen te vormen overal waar mineralen of andere vaste stoffen in het water zijn gesuspendeerd - wat bekend staat als nucleatieplaatsen. Volledig zuiver water dat geen kiemplaatsen heeft, kan ver onder het gebruikelijke vriespunt worden gekoeld en toch een vloeistof blijven - een proces dat onderkoeling wordt genoemd. Wolken kunnen ook worden beïnvloed door stofdeeltjes, aangezien ze dienen als ijskiemvormende deeltjes (INP's) en wolkencondensatiekernen (CCN) die de vorming van ijs- en vloeistofdruppels mogelijk maken. Vooral, gemengde fasenwolken die bestaan ​​uit water en ijs zijn bijzonder gevoelig voor stofdeeltjes waarvan de bron nog niet volledig is opgehelderd.

Tot op heden heeft het onderzoek zich voornamelijk gericht op aride en semi-aride gebieden in lage tot middelhoge hoogten als bronnen van stof. Echter, recente bevindingen suggereren dat stofdeeltjes ook afkomstig kunnen zijn uit ijs- en vegetatievrije gebieden op grote hoogte, waardoor de vraag rijst of deze deeltjes hetzelfde effect hebben op de nucleatie van wolken als die uit andere regio's. Specifiek voor dit onderzoek, de onderzoekers beschouwden stof afkomstig uit regio's van glaciale uitspoelingsvlaktes, of gebieden met afzettingen van zand en grind die door stromend water van het smeltende ijs van een gletsjer worden gedragen en in afzettingen zijn afgezet. In feite, deze regio's worden beschouwd als een belangrijke bron van door de wind opgeblazen stof in koude, hoge breedtegraden.

"We ontdekten dat stof afkomstig van glaciale uitspoelingsvlaktes kan dienen als zeer efficiënte kernen voor ijskiemvorming, in vergelijking met woestijnmineraalstof. Dit komt door de aanwezigheid van kleine hoeveelheden organisch materiaal met een zeer hoog ijskiemvormingsvermogen, " zegt corresponderende auteur Yutaka Tobo, doctoraat, een assistent-professor aan het National Institute of Polar Research. "Onze veldexperimenten en modelsimulaties suggereren verder dat dergelijk stof afkomstig van gletsjers aanzienlijk kan bijdragen aan de vorming van ijs in laaggelegen Arctische wolken, vooral in de zomer, "Dr. Tobo voegt eraan toe.

In de toekomst, de onderzoekers hopen hun bevindingen uit te breiden door aanvullend onderzoek te doen. "Recente studies hebben aangetoond dat er ook in Groenland aanzienlijke stofemissies kunnen optreden, Noord-Amerika en IJsland, en we zijn nog niet zeker van het vermogen tot ijsvorming van stof dat vrijkomt uit deze bronnen op hoge breedtegraden. In aanvulling, verwacht wordt dat de recente snelle en wijdverbreide terugtrekking van gletsjers in de toekomst kan leiden tot meer actieve stofemissies van hoge breedtegraden. Daarom, verdere uitgebreide studies zullen nodig zijn om inzicht te krijgen in de mogelijke impact van stof op hoge breedte op de huidige en toekomstige interacties tussen aërosol-wolk-neerslag in het Noordpoolgebied, die gevoeliger is voor klimaatverandering dan enige andere regio van de wereld."