Permafrost - bevroren grond in het hoge noorden - is aan het ontdooien, broeikasgassen en lang verloren gegane microben vrijgeven. Maar een ding dat wetenschappers niet uitgebreid hebben bestudeerd, is of permafrost bepaalde soorten deeltjes bevat die wolken en het weer kunnen beïnvloeden.

Als atmosferische wetenschappers, we ontdekten in een recente studie dat ontdooiende permafrost veel microscopisch kleine ijskiemvormende deeltjes bevat. Deze deeltjes maken het gemakkelijker voor waterdruppels om te bevriezen; en als degenen in permafrost in de lucht komen, ze kunnen Arctische wolken beïnvloeden.

In de zomer van 2018, een van ons, Jessie Cremean, ging naar Fairbanks, Alaska, en verzamelde monsters van permafrost uit een onderzoekstunnel diep onder de grond. Deze monsters varieerden van 18, 000 tot 30, 000 jaar oud, en ons team heeft ze getest om te zien hoeveel ijskiemvormende deeltjes zich in permafrost verbergen.

Het blijkt dat permafrost er een ton van bevat - tot 100 miljoen zeer actieve individuele deeltjes per gram meestal dode microben en stukjes planten. Deze dichtheid is vergelijkbaar met die in vruchtbare gronden, die enkele van de meest geconcentreerde bronnen van ijskiemvormende deeltjes op aarde zijn. Overal in de wereld, ijskiemvormende deeltjes spelen doorgaans een belangrijke rol in het gedrag van wolken, en de sterkte van dat effect wordt nog onderzocht.

Waarom het uitmaakt

Niemand weet nog of ijskiemvormende deeltjes van permafrost in de atmosfeer terechtkomen en wolken aantasten. Maar de theorie van hoe ijs-kiemvormende deeltjes wolken veranderen, is begrepen.

Wolken bestaan ​​uit miljarden kleine waterdruppeltjes of ijskristallen, vaak een mix van beide. Een wolk is als een bos van bomen:alle waterdruppels van de wolk hebben een zaadje nodig - een klein aerosoldeeltje - om zich te vormen en verder te groeien. Bijna elk klein beetje materiaal van het land of de oceaan kan het zaad zijn van een vloeibare wolkdruppel. Vanwege hun unieke vermogen om watermoleculen in een ijsachtig raster te plaatsen, ze helpen onderkoelde vloeistof in een wolk te bevriezen bij warmere temperaturen.

IJskiemvormende deeltjes zijn buitengewoon goed in het vormen van kleine ijskristallen - een zeldzame vaardigheid die wordt aangetroffen in minder dan 1 op een miljoen van alle deeltjes die in de lucht rondzweven. IJskiemvormende deeltjes kunnen mineraal stof zijn uit woestijnen, stukjes grond van akkers of - zoals we vonden in de permafrost - bacteriën en stukjes biologisch materiaal uit oceanen of planten.

Het vermogen om gemakkelijk ijs te vormen heeft grote gevolgen voor bewolking en weer.

Meestal, waterdruppels in de lucht moeten bevriezen voordat ze als sneeuw of regen op de grond kunnen vallen. IJskiemvormende deeltjes zorgen ervoor dat wolkijs wordt gevormd bij warmere luchttemperaturen dan normaal, tot ongeveer 28 graden Fahrenheit. Zonder deze deeltjes een waterdruppel kan onderkoelen tot ongeveer -36 F voordat het bevriest. Als ijskiemvormende deeltjes in een wolk zitten, waterdruppels bevriezen gemakkelijker. Hierdoor kan de wolk gaan regenen of sneeuwen en eerder verdwijnen, en reflecteren minder zonlicht.

Wat nog niet bekend is

Ons werk vond dat er veel van deze ijskiemvormende deeltjes zijn in ontdooiende permafrost, wat belangrijk is omdat permafrost 24% van het blootgestelde landoppervlak op het noordelijk halfrond bedekt. De vraag is nu of deze deeltjes in de atmosfeer terechtkomen of niet. Geen andere onderzoekers die we kennen, hebben gekeken naar het effect van permafrost op wolkenvorming, of de mechanismen waardoor ijs-kiemvormende deeltjes van permafrost in de lucht komen.

We veronderstellen dat ijs-kiemvormende deeltjes van ontdooiende permafrost in meren en rivieren kunnen komen, vinden hun weg naar de kustwateren van de Noordelijke IJszee en verspreiden zich over grote gebieden. Vervolgens, winden zouden deze ijsvormende deeltjes in de lucht kunnen werpen, waar ze het bevriezen van wolken kunnen versterken en het weer kunnen beïnvloeden.

Er zijn nog veel onbekenden en er is veel werk aan de winkel.

Wat is het volgende

Deze zomer, we werken samen met collega's van het Cold Regions Research and Engineering Laboratory in Fairbanks en het National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, om op expeditie te gaan naar de toendra in het noordpoolgebied van Alaska. We zullen honderden monsters van permafrost verzamelen, meer water, rivierwater, kustoceaanwater- en luchtmonsters om te zien of ijskiemvormende deeltjes van permafrost aanwezig zijn, en in welke hoeveelheden. Ons doel is om deze bevindingen in modellen te gebruiken om te voorspellen hoe ontdooiende permafrost de wolken in de regio zou kunnen veranderen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.