Het is duidelijk dat de stijgende uitstoot van broeikasgassen de belangrijkste oorzaak is van de opwarming van de aarde. Maar op regionaal niveau verschillende andere factoren spelen een rol. Dat geldt vooral in het noordpoolgebied - een enorm oceanisch gebied rond de Noordpool dat twee tot drie keer sneller opwarmt dan de rest van de planeet. Een gevolg van het smelten van de Arctische ijskap is een vermindering van albedo, dat is het vermogen van oppervlakken om een ​​bepaalde hoeveelheid zonnestraling te weerkaatsen. De heldere oppervlakken van de aarde, zoals gletsjers, sneeuw en wolken hebben een hoge reflectiviteit. Naarmate sneeuw en ijs afnemen, albedo neemt af en er wordt meer straling door de aarde geabsorbeerd, waardoor de temperatuur in de buurt van het oppervlak stijgt.

De andere regionale nog veel complexere factor waar wetenschappers gedetailleerde aandacht aan moeten besteden, heeft betrekking op hoe wolken en aerosolen op elkaar inwerken. Aerosolen zijn kleine deeltjes die in de lucht zweven; ze zijn er in een groot aantal maten en samenstellingen en kunnen van nature voorkomen, zoals door zeespray, mariene microbiële emissies of bosbranden (zoals in Siberië) - of worden veroorzaakt door menselijke activiteit, bijvoorbeeld door de verbranding van fossiele brandstoffen of de landbouw. Zonder spuitbussen, wolken kunnen zich niet vormen omdat ze dienen als het oppervlak waarop watermoleculen druppeltjes vormen. Door deze rol is en meer specifiek over hoe ze de hoeveelheid zonnestraling beïnvloeden die het aardoppervlak bereikt, en de aardse straling die de aarde verlaat, aërosolen zijn een essentieel element bij het reguleren van het klimaat en in het bijzonder het Arctische klimaat.

"Veel vraagtekens"

In een paper gepubliceerd in Natuur Klimaatverandering op 8 februari, Julia Schmale, het hoofd van EPFL's Extreme Environments Research Laboratory, wijst de wetenschappelijke gemeenschap op de noodzaak van een beter begrip van aërosolgerelateerde processen. "Hoe albedo wordt beïnvloed door ijs is redelijk goed begrepen - er zijn vastgestelde maximum- en minimumwaarden, bijvoorbeeld, " zegt Schmale. "Maar als het gaat om groepen spuitbussen, er zijn veel variabelen waarmee u rekening moet houden:zullen ze licht reflecteren of absorberen, zullen ze een wolk vormen, zijn ze natuurlijk of antropogeen, blijven ze in de buurt of reizen ze lange afstanden, enzovoort. Er zijn veel vraagtekens, en we moeten de antwoorden vinden." Ze werkte aan het papier met twee co-auteurs:Paul Zieger en Annica M. L. Ekman, beide van het Bolin Centre for Climate Research aan de Universiteit van Stockholm.

Schmale heeft verschillende onderzoeksexpedities naar de Noordpool uitgevoerd, meest recentelijk begin 2020 op de Duitse ijsbreker Polarstern. Ze zag uit de eerste hand dat het Arctische klimaat in de winter het snelst verandert, ondanks dat er geen albedo is in deze periode van 24 uur duisternis. Wetenschappers weten nog steeds niet waarom. Een reden zou kunnen zijn dat wolken die in de winter aanwezig zijn, de warmte van de aarde weerkaatsen naar de grond; dit gebeurt in verschillende mate, afhankelijk van natuurlijke cycli en de hoeveelheid aerosol in de lucht. Dat zou de temperaturen tot boven de poolijsmassa doen stijgen, maar het proces is buitengewoon gecompliceerd vanwege het brede scala aan aerosoltypes en verschillen in hun vermogen om licht te reflecteren en te absorberen. "Er zijn maar weinig waarnemingen gedaan over dit fenomeen omdat, om in de winter onderzoek te doen in het noordpoolgebied, je moet een ijsbreker afzetten, wetenschappers en onderzoeksapparatuur voor het hele seizoen, ’ zegt Schmale.

Weermodellen verbeteren

Hoewel er al veel onderzoeksexpedities zijn uitgevoerd in het noordpoolgebied, er moet nog veel worden onderzocht. Een optie zou kunnen zijn om alle ontdekkingen die tot nu toe zijn gedaan over de opwarming van het noordpoolgebied te verzamelen en deze te gebruiken om bestaande weermodellen te verbeteren. "Er is meteen een grote inspanning nodig, anders lopen we altijd een stap achter om te begrijpen wat er aan de hand is. De waarnemingen die we al hebben gedaan, kunnen worden gebruikt om onze modellen te verbeteren. Er is een schat aan informatie beschikbaar, maar het is niet op de juiste manier uitgesorteerd om verbanden te leggen tussen de verschillende processen. Bijvoorbeeld, onze modellen kunnen ons momenteel niet vertellen welke soorten aerosolen het meest bijdragen aan klimaatverandering, lokaal of antropogeen, ’ zegt Schmale.

In hun krant het onderzoeksteam stelt drie stappen voor die genomen kunnen worden om beter inzicht te krijgen in het Arctische klimaat en de rol van aerosolen. Ze stellen voor om een ​​interactieve, open source, virtueel platform dat alle Arctische kennis tot nu toe verzamelt. Als voorbeeld noemen ze het programma International Arctic Systems for Observing the Atmosphere (IASOA); de IASOA coördineert de activiteiten van individuele Arctische observatoria om een ​​internationaal samenwerkingsnetwerk te bieden voor Arctisch atmosferisch onderzoek en operaties. "We moeten onze klimaatmodellen verbeteren, want wat er in het noordpoolgebied gebeurt, zal zich uiteindelijk elders verspreiden. Het beïnvloedt al het klimaat in andere delen van het noordelijk halfrond, zoals we hebben gezien met de smeltende gletsjers en de stijgende zeespiegel in Groenland. En om betere modellen te ontwikkelen, een beter begrip van de rol van aërosolen zal van cruciaal belang zijn. Ze hebben een grote impact op het klimaat en de menselijke gezondheid, ’ zegt Schmale.