EU-finansierade forskare använde instrumentbärande drönare för att undersöka effekten av aerosoler på iskristaller i moln som man tror påverkar klimat och klimatförändringar.

Samspelet mellan moln och aerosoler tros spela en viktig roll i klimatförändringen men dess relevans är dåligt förstådd. Det EU-finansierade BACCHUS-projektet samlade 20 institutioner och organisationer från ett dussin länder-mer än 60 forskare som specialiserat sig på moln som innehåller is-för att undersöka hur aerosoler förändrar molnegenskaper och påverkar nederbörd.

Aerosoler härrör från mänskliga aktiviteter eller förekommer naturligt som damm, pollen, svampsporer, bakterier eller marina organiska ämnen. "Vi undersökte vikten av biogena (naturliga eller förindustriella) kontra antropogena (konstgjorda) utsläpp för aerosol-molninteraktioner i regioner som är nyckelregulatorer för jordens klimat, som Amazonas regnskog eller Arktis, "säger projektkoordinator professor Ulrike Lohmann, Professor för atmosfärisk fysik vid Institutet för atmosfär och klimatvetenskap, ETH Zürich, Schweiz.

"Mycket lite data finns tillgängligt för många av dessa regioner, särskilt över hav, "konstaterar hon." Till att börja med ville vi veta vilken bråkdel av molnet som består av vattendroppar kontra iskristaller och sedan hur detta påverkades av aerosoler. "

På Europas mittbredder, även lågt liggande moln kan innehålla is; detta är viktigt eftersom ismoln fälls ut lättare och påverkar strålningsbudgeten mer än vattenmoln. Denna balans mellan strålning från solen och vad jorden strålar tillbaka är en viktig ekvation för modellering av klimatförändringar.

Innovativ användning av drönare för att studera moln

Förutom att använda satellit fjärranalysmätningar och data från marken, forskningsfartyg och stora forskningsflygplan, projektet använde också drönare. Dessa var utrustade med kommersiellt tillgänglig lättviktstemperatur, fukt- och aerosolsensorer och skickade några kilometer till himlen. Detta var första gången forskare har använt drönare för denna typ av vertikal profilering, gör det möjligt för projektet att göra mätningar som är mer representativa för de atmosfäriska förhållandena vid isbildning i moln än markbaserade mätningar.

Drönare är att föredra framför forskningsflygplan, som flyger för snabbt genom moln. "Du får bara några mätpunkter med flygplan, "Professor Lohmann säger." Drönare är lätta och mycket flexibla. De kan också underlätta mer frekventa molnmätningar på olika platser runt om i världen, särskilt avlägsna regioner där data saknas. "

Unik databas om ismoln

Drönarna användes först på en avlägsen plats på Cypern, där luften ofta är full av ökenstoft. Informationen matades in i en unik databas om ismoln, sammanföra långsiktiga observationer och fältdata om molnmikrofysiska egenskaper, iskärnande partiklar runt vilka kristallerna bildas och aerosoler.

"Det finns databaser för aerosoler, och databaser för alla meteorologiska variabler, men en databas för iskärnande partiklar fanns inte. Vi byggde det från grunden, "Säger professor Lohmann. Det första kommersiellt tillgängliga instrumentet för mätning av iskärnande partiklar, baserat på en design som utvecklats av projektets forskare, blev bara tillgänglig för några år sedan. "Det är en mycket ung disciplin, "förklarar hon.

Med analys av Grönlands iskärnor, BACCHUS-databasen kommer att innehålla data om den förindustriella perioden som går tillbaka till omkring 1300 e.Kr.

Ett BACCHUS -team kringgått Antarktis på forskningsfartyget Akademic Tryoshnikov för att samla in data för polära klimatmodeller. "Vi kunde få många mätningar av iskärnande partiklar i ett tidigare undersamlat område i södra oceanen, "Säger professor Lohmann.

"Vi ville också se hur viktig framtida arktisk fartygstrafik kan vara för moln och hur mycket fartygsföroreningar spelar roll i en så orörd miljö." Hittills har resultaten varit för olika för att dra slutsatser, delvis på grund av osäkerhet om källor och livslängd för naturliga aerosoler.