Ett internationellt team som leds av japanska forskare har genererat betydande fynd som belyser effekten av damm på hög latitud på omvandlingen av vattendroppar i moln till is-eller isbildning-inom lågnivåmoln i den arktiska regionen. Dessa resultat bidrar till en bättre förståelse av faktorer vid landytan och hur de påverkar molnformationer. Forskningsresultaten bidrar också till en bättre förståelse för hur klimatet påverkas av moln, som alltmer anses vara bland de viktigaste, men ändå mest komplicerad, regulatorer av det globala klimatet. Beroende på förutsättningarna, moln antingen förstärker uppvärmningen eller kyler klimatet genom att fånga värme eller reflektera solljus tillbaka till rymden, respektive.

Studien publicerades i Naturgeovetenskap den 25 mars, 2019.

Moln spelar en av de viktigaste rollerna i det atmosfäriska systemet. De är nyckelspelare för att upprätthålla strålningsbalansen i jordens atmosfär och är också involverade i att upprätthålla jordens energijämvikt. De är uppbyggda av partiklar som iskristaller och/eller droppar som i sin tur förmedlar atmosfärens strålningsbalans och upprätthållandet av jordens energijämvikt. Vid kylning under 0oC, vattenmolekyler börjar bilda iskristaller varhelst det finns mineraler eller andra fasta ämnen som hänger i vattnet - det som kallas kärnbildningsställen. Helt rent vatten som inte har några kärnbildningsställen kan kylas långt under den vanliga fryspunkten och ändå förbli en vätska - en process som kallas underkylning. Moln kan också påverkas av dammpartiklar eftersom de fungerar som iskärnbildande partiklar (INP) och molnkondensationskärnor (CCN) som möjliggör is- och vätskedroppar. Särskilt, moln i blandfas som består av vatten och is är särskilt känsliga för dammpartiklar vars källa ännu inte är helt klarlagd.

Forskningen har hittills mest fokuserat på torra och halvtorra områden på låg-medelhöjder som källor till damm. Dock, färska fynd tyder på att dammpartiklar också kan härröra från is- och vegetationsfria områden på hög höjd, Därmed ställs frågan om dessa partiklar har samma effekt på molnkärnbildning som de som kommer från andra regioner. Specifikt för denna studie, forskarna ansåg att damm kom från regioner av glaciala utspolningsslätter, eller regioner med avlagringar av sand och grus som bärs av rinnande vatten från den smältande isen på en glaciär och läggs ned i avlagringar. Faktiskt, dessa regioner tros vara en viktig källa till vindblåst damm i kyla, höga breddgrader.

"Vi fann att damm som härrör från glaciala utspolningsslätter kan fungera som mycket effektiva kärnor för iskärnbildning, jämfört med ökenmineraldamm. Detta beror på närvaron av små mängder organiskt material som har mycket hög iskärnbildningsförmåga, " säger motsvarande författare Yutaka Tobo, Ph.D., en biträdande professor vid National Institute of Polar Research. "Våra fältexperiment och modellsimuleringar tyder vidare på att sådana glacialt härrörda damm kan bidra väsentligt till iskärnbildning i arktiska lågnivåmoln, särskilt under sommaren, " tillägger Dr. Tobo.

I framtiden, forskarna hoppas kunna utöka sina resultat genom att utföra ytterligare undersökningar. "Närare studier har visat att betydande stoftutsläpp även kan förekomma på Grönland, Nordamerika och Island, och vi är ännu inte säkra på förmågan att bilda iskärnor hos damm som frigörs från dessa källor på hög latitud. Dessutom, det förväntas att den senaste tidens snabba och utbredda reträtt av glaciärer kan leda till mer aktiva stoftutsläpp från höga breddgrader i framtiden. Därför, ytterligare omfattande studier kommer att vara nödvändiga för att förstå den möjliga inverkan av damm på hög latitud på nuvarande och framtida interaktioner mellan aerosol-moln och nederbörd i Arktis, som är mer känslig för klimatförändringar än någon annan region i världen."