Nieuw onderzoek toont aan dat stromingen en stormen in de Noordelijke IJszee bacteriën van oceaanalgen naar de atmosfeer verplaatsen waar de deeltjes wolken helpen vormen. Deze deeltjes, die van biologische oorsprong zijn, kunnen weerpatronen over de hele wereld beïnvloeden, volgens de nieuwe studie in het AGU-tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven .

Deeltjes die in de lucht zijn gesuspendeerd, aerosolen genoemd, kunnen soms de vorming van ijskristallen in wolken versnellen, weersomstandigheden en weerpatronen beïnvloeden. Dergelijke ijskiemvormende deeltjes omvatten stof, rook, stuifmeel, schimmels en bacteriën. Eerder onderzoek had aangetoond dat mariene bacteriën wolken zaaiden in het noordpoolgebied, maar hoe ze van de oceaan naar de wolken kwamen was een mysterie.

In de nieuwe studie de onderzoekers namen water- en luchtmonsters in de Beringstraat, en testte de monsters op de aanwezigheid van biologische ijskiemvormende deeltjes. Bacteriën die normaal in de buurt van de zeebodem worden aangetroffen, waren aanwezig in de lucht boven het oceaanoppervlak, wat suggereert dat oceaanstromingen en onrust helpen om de bacteriën in de lucht te krijgen.

Oceanische stromingen en weersystemen brachten bacteriën die algenbloei voedden naar de zeenevel boven het oceaanoppervlak, helpen om wolken in de atmosfeer te zaaien, volgens het nieuwe onderzoek.

"Deze speciale soorten aerosolen kunnen daadwerkelijk wolken 'zaaien', vergelijkbaar met hoe een zaadje een plant zou laten groeien. Sommige van deze zaden zijn echt efficiënt in het vormen van wolkenijskristallen, " zei Jessie Creamean, een atmosferische wetenschapper aan de Colorado State University in Fort Collins, Colorado, en hoofdauteur van de nieuwe studie.

Begrijpen hoe wolken worden gezaaid, kan wetenschappers helpen om Arctische weerpatronen te begrijpen.

Zuivere waterdruppels in wolken bevriezen niet tot ongeveer min 40 graden Celsius (min 40 graden Fahrenheit). Ze zijn onder het vriespunt onderkoeld, maar nog steeds vloeibaar. Aerosolen verhogen de basisvriestemperatuur in onderkoelde wolken tot min vijf graden Celsius (23 graden Fahrenheit), door een oppervlak te bieden waarop water kan kristalliseren, en het creëren van wolken vermengd met onderkoelde druppels en ijskristallen. Gemengde wolken zijn het meest voorkomende type wolken op de planeet en het beste voor het produceren van regen of sneeuw.

"Wolkenzaden, " zoals de bacteriën in algenbloei, kan meer wolken creëren met wisselende hoeveelheden ijs en water. Een toename van wolken kan van invloed zijn op de hoeveelheid warmte die in de atmosfeer wordt vastgehouden, die het klimaat kunnen beïnvloeden. De samenstelling van de wolken kan de watercyclus van het noordpoolgebied beïnvloeden, het veranderen van de hoeveelheid regen en sneeuw die wordt geproduceerd. Het verhogen van het aantal wolken en het veranderen van de samenstelling van Arctische wolken heeft ook invloed op de noordelijke weersystemen, mogelijk van invloed op de weertrends wereldwijd, aldus de auteurs van de nieuwe studie.

Zonder ijskiemvormende deeltjes, neerslag uit wolken is minder waarschijnlijk, Heik Wex, een atmosferische wetenschapper aan het Leibniz Institute for Tropospheric Research in Leipzig, Duitsland, niet aangesloten bij de nieuwe studie uitgelegd.

Van de oceaan naar de atmosfeer

Om te leren hoe biologische "wolkzaden" van oceaandiepten naar de atmosfeer reizen, Creamean en haar collega's namen monsters van 8 meter (26 voet) onder het wateroppervlak en luchtmonsters ongeveer 20 meter (66 voet) boven het wateroppervlak in de Beringstraat tijdens een algenbloei.

Algenbloei is een grote toename van fotosynthetische plantachtige micro-organismen die veel oceaandieren eten, inclusief sommige soorten bacteriën. De onderzoekers vonden bacteriën waarvan bekend is dat ze wolken zaaien op de bodem van een fytoplanktonbloei in de Beringstraat, maar niet in de omringende lucht. De wetenschappers vonden dezelfde bacterie ongeveer 250 kilometer (155,3 mijl) ten noordwesten van de bloei, wat suggereert dat een sterke stroom de bacteriën naar een nieuwe plek heeft getransporteerd. De bacteriën zaten ook in de lucht boven het water. Een storm bracht de bacteriën uit de diepten van de oceaan naar de oppervlakte, het transporteren van de bacteriële "wolkzaden" in de lucht in waterdruppels.

"Wat zich op de bodem van de oceaan bevond, bereikte zijn weg naar het oppervlaktewater, ' zei Cremean.

Omdat de wetenschappers alleen monsters konden nemen vanaf 20 meter hoogte, ze weten nog niet hoe de ijskiemvormende deeltjes opstijgen naar wolkenhoogte, die gemiddeld begint op 1,9 kilometer (1,2 mijl) boven het oppervlak.

De poolgebieden ervaren een snelle opwarming door klimaatverandering. De versnelde opwarming van het noordpoolgebied kan leiden tot meer algenbloei en meer bacteriën van het type dat wolken zaait, op zijn beurt zijn weersystemen verder aantasten, volgens de auteurs.

"Dit is een stukje van de puzzel over hoe deze wolken zich vormen in het noordpoolgebied en mogelijk invloed hebben op weerpatronen over de hele wereld, ' zei Cremean.