Ny forskning visar att ishavsströmmar och stormar flyttar bakterier från havsalger till atmosfären där partiklarna hjälper moln att bildas. Dessa partiklar, som är av biologiskt ursprung, kan påverka vädermönster över hela världen, enligt den nya studien i AGU-tidskriften Geofysiska forskningsbrev .

Partiklar suspenderade i luft som kallas aerosoler kan ibland påskynda iskristallbildningen i moln, påverkar väderklimat och vädermönster. Sådana isbildande partiklar inkluderar damm, rök, pollen, svampar och bakterier. Tidigare forskning har visat att marina bakterier sådde moln i Arktis, men hur de tog sig från havet till molnen var ett mysterium.

I den nya studien, forskarna tog prover av vatten och luft i Beringssundet, och testade proverna för närvaron av biologiska iskärnbildande partiklar. Bakterier som normalt finns nära havsbotten fanns i luften ovanför havsytan, antyder havsströmmar och turbulens hjälper till att göra bakterierna luftburna.

Havsströmmar och vädersystem förde bakterier som livnärde sig från algblomningar till havsstrålen ovanför havets yta, hjälper till att så moln i atmosfären, enligt den nya forskningen.

"Dessa speciella typer av aerosoler kan faktiskt "frö" moln, ungefär som hur ett frö skulle odla en växt. Vissa av dessa frön är verkligen effektiva på att bilda molniskristaller, sa Jessie Creamean, en atmosfärsforskare vid Colorado State University i Fort Collins, Colorado, och huvudförfattare på den nya studien.

Att förstå hur moln är sådd kan hjälpa forskare att förstå arktiska vädermönster.

Rena vattendroppar i moln fryser inte förrän vid ungefär minus 40 grader Celsius (minus 40 grader Fahrenheit). De är underkylda under fryspunkten men fortfarande flytande. Aerosoler höjer frystemperaturen i underkylda moln till minus fem grader Celsius (23 grader Fahrenheit), genom att tillhandahålla en yta för vatten att kristallisera på, och skapar moln blandade med underkylda droppar och iskristaller. Blandmoln är den vanligaste typen av moln på planeten och den bästa för att producera regn eller snö.

"Molnfrön, "som bakterierna som finns i algblomningar, kan skapa fler moln med varierande mängd is och vatten. En ökning av moln kan påverka hur mycket värme som fångas i atmosfären, som kan påverka klimatet. Molnens sammansättning kan påverka Arktis vattenkretslopp, ändra mängden regn och snö som produceras. Att öka antalet moln och ändra sammansättningen av arktiska moln påverkar också nordliga vädersystem, potentiellt påverka vädertrender över hela världen, sa författarna till den nya studien.

Utan iskärnbildande partiklar, nederbörd från moln är mindre sannolikt att inträffa, Heike Wex, en atmosfärsforskare vid Leibniz Institute for Tropospheric Research i Leipzig, Tyskland, utan anknytning till den nya studien förklaras.

Från havet till atmosfären

För att lära dig hur biologiska "molnfrön" reser från havets djup till atmosfären, Creamean och hennes kollegor tog prover från 8 meter (26 fot) under vattenytan och luftprover ungefär 20 meter (66 fot) över vattenytan i Beringssundet under en algblomning.

Algblomning är en stor ökning av fotosyntetiska växtliknande mikroorganismer som många havsdjur äter, inklusive vissa typer av bakterier. Forskarna hittade bakterier som är kända för att frö moln på botten av en växtplanktonblomning i Beringssundet, men inte i den omgivande luften. Forskarna hittade samma bakterier ungefär 250 kilometer (155,3 miles) nordväst om blomningen, vilket tyder på att en stark ström transporterade bakterierna till en ny plats. Bakterierna fanns också i luften ovanför vattnet. En storm förde bakterierna från havets djup till ytan, transporterar de bakteriella "molnfröna" till luften i vattendroppar.

"Det som fanns på botten av havet tog sig upp till ytvattnet, " sa Creamean.

Eftersom forskarna bara kunde ta prover från 20 meter (66 fot) upp, de vet ännu inte hur de iskärnbildande partiklarna stiger till molnhöjd, som i genomsnitt börjar på 1,9 kilometer (1,2 miles) över ytan.

Polarområdena upplever en snabb uppvärmning av klimatförändringarna. Arktis accelererade uppvärmning kan orsaka fler algblomningar såväl som fler bakterier av den typ som finns i frömoln, i sin tur påverkar dess vädersystem ytterligare, enligt författarna.

"Detta är en pusselbit om hur dessa moln bildas i Arktis och potentiellt påverkar vädermönster över hela världen, " sa Creamean.