År 1870, upptäcktsresande Adolf Erik Nordenskiöld, vandring över Grönlands karga och avlägsna inlandsis, såg något de flesta inte skulle förvänta sig i en så tom, ogästvänligt landskap:dis.

Nordenskiölds registrering av diset var bland de första bevisen på att luftföroreningar runt det norra halvklotet kan färdas mot polen och försämra luftkvaliteten i Arktis. Nu, en studie från University of Utahs atmosfärsforskare Tim Garrett och kollegor finner att luften i Arktis är utomordentligt känslig för luftföroreningar, och att partiklar kan stimulera arktisk molnbildning. Dessa moln, Garrett skriver, kan fungera som en filt, ytterligare värma upp ett redan föränderligt Arktis.

"Det arktiska klimatet är känsligt, precis som ekosystemen finns där, " säger Garrett. "Molnen är precis vid kanten av sin existens och de har en stor inverkan på det lokala klimatet. Det ser ut som moln där är särskilt känsliga för luftföroreningar." Studien publiceras i Geofysiska forskningsbrev .

Föroreningar på väg norrut

Garrett säger att tidiga arktiska upptäcktsresandes anteckningar visar att luftföroreningar har färdats norrut i nästan 150 år eller mer. "Denna förorening skulle naturligtvis blåsa norrut eftersom det är det dominerande cirkulationsmönstret för att flytta från lägre breddgrader mot polerna, " säger han. En gång i Arktis, föroreningen fångas under en temperaturinversion, ungefär som de inversioner som Salt Lake City upplever varje vinter. I en inversion, en mössa med varm luft sitter över en pöl av kall luft, förhindrar att den ackumulerade dåliga luften kommer ut.

Andra har studerat vilka regioner som bidrar till arktiska föroreningar. Nordöstra Asien är en betydande bidragsgivare. Så även källor längst norrut i Europa. "De har mycket mer direkt tillgång till Arktis, Garrett säger. "Föroreningskällor där späds inte ut i hela atmosfären."

Forskare har varit intresserade av effekterna av föroreningar på arktiska moln på grund av deras potentiella uppvärmningseffekt. I andra delar av världen, moln kan kyla ytan eftersom deras vita färg reflekterar solenergin tillbaka ut i rymden. "I Arktis, kyleffekten är inte lika stor eftersom havsisen vid ytan redan är ljus, " säger Garrett. "Precis som moln reflekterar strålning effektivt, de absorberar också strålning effektivt och avger den energin tillbaka för att värma ytan." Vattendroppar kan bildas runt partiklar i luften. Fler partiklar ger fler droppar, vilket ger ett moln som värmer ytan mer.

Att se genom molnen

Men att kvantifiera sambandet mellan luftföroreningar och moln har varit svårt. Forskare kan bara ta prov på luftföroreningar i moln genom att flyga genom dem, en metod som inte kan täcka mycket mark eller en lång tidsperiod. Satellitbilder kan upptäcka aerosolföroreningar i luften – men inte genom moln. "Vi kommer att titta på molnen på ett ställe och hoppas att aerosolarna i närheten är representativa för aerosolarna där molnet är, " säger Garrett. "Det kommer de inte att bli. Molnet är där eftersom det är i en annan meteorologisk luftmassa än där den klara himlen är."

Så Garrett och hans kollegor, inklusive U-examen Quentin Coopman, behövde ett annat tillvägagångssätt. Atmosfäriska modeller, det visar sig, gör ett bra jobb med att spåra luftföroreningarnas rörelser runt jorden. Genom att använda globala inventeringar av föroreningskällor, de simulerar luftföroreningsplymer så att satelliter kan observera vad som händer när dessa modellerade plymer interagerar med arktiska moln. Modellen gjorde det möjligt för forskarna att studera luftföroreningar och moln på samma tid och plats och även ta hänsyn till de meteorologiska förhållandena. De kunde vara säkra på att effekterna de såg inte bara var naturliga meteorologiska variationer under normala molnbildande förhållanden.

Mycket känsliga moln

Forskargruppen fann att moln i Arktis var två till åtta gånger känsligare för luftföroreningar än moln på andra breddgrader. De vet inte säkert varför ännu, men antar att det kan ha att göra med stillheten i den arktiska luftmassan. Utan luftturbulensen som ses på medelbreddgrader, den arktiska luften kan lätt störas av luftburna partiklar.

En faktor som molnen inte var känsliga för, dock, var rök från skogsbränder. "Det är inte så att skogsbränder inte har potential, " säger Garrett, "det är bara det att plymerna från dessa bränder inte hamnade på samma plats som moln." Luftföroreningar hänförliga till mänskliga aktiviteter överträffade påverkan från skogsbränder på arktiska moln med en faktor på cirka 100:1.

Detta ger Garrett hopp. Partiklar är en luftburen förorening som kan kontrolleras relativt enkelt, jämfört med föroreningar som koldioxid. Att kontrollera nuvarande partikelkällor kan minska föroreningarna i Arktis, minska molntäcket, och sakta ner uppvärmningen. Alla dessa vinster kan kompenseras, andra forskare har föreslagit, om Arktis blir en sjöfartsväg och ser industrialisering och utveckling. Utsläpp från dessa aktiviteter kan ha en oproportionerlig effekt på arktiska moln jämfört med utsläpp från andra delar av världen, säger Garrett.

"Arktis förändras otroligt snabbt, " säger han. "Mycket snabbare än resten av världen, som förändras tillräckligt snabbt."