Forskare vet att de brungrå alger som mörknar Grönlands inlandsis på sommaren gör att isen smälter snabbare, men först nyligen har de mätt dessa blomningar på fältet, och endast på ett fåtal platser. För att mäta algblomningar över stora regioner och förstå deras effekter på smältning över tid, de vänder sig nu till rymden.

"Forskare går ut på fältet och provar en eller två ställen där dessa blomningar inträffar, men vi vet inte riktigt hur de förändras över tid eller över en stor region, sa Shujie Wang, huvudförfattare till en nyligen genomförd studie som visar att satelliter kan användas för att spåra tillväxten av isalger över stora områden.

För att mäta algtillväxt, Wang och hennes kollegor lånade långvarig metodik som används av andra forskare för att mäta alger i haven, med hjälp av satellitobservationer av vattenfärg. Marina alger skiljer sig från de på is, men båda sorterna innehåller klorofyll-a, som har en distinkt reflekterad nära-infraröd strålningssignatur som satellitsensorer kan upptäcka.

Att kartlägga glaciäralger över rum och tid kan ge forskare insikter i hur alger påverkar reflektionsförmågan, eller albedo, av isytan, sa Wang, som utförde forskningen som postdoktor vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. Hon är nu biträdande professor i geografi vid Penn State University.

"Albedo är avgörande för att förstå hur is smälter och vad som kommer att hända i framtiden för Grönlands bidrag till havsnivåhöjningen, " sa Lamont-Doherty forskningsprofessor Marco Tedesco, som övervakade Wangs arbete. "Lite är känt om effekterna av alger på detta, och arbetet av Shujie är banbrytande i detta avseende."

Ljusfärgad snö och is har en hög albedo, vilket innebär att de reflekterar det mesta av inkommande solstrålning tillbaka till atmosfären. Men när alger samlas, de gör ytan mörkare; detta gör att den absorberar mer strålning, uppvärmning av isen och accelererande ytsmältning.

Forskarna använde data från Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) på Europeiska rymdorganisationens Envisat-satellit för att kvantifiera algblomning i sydvästra Grönland från 2004 till 2011. De jämförde data med mätningar som tagits i fält och av NASA:s Moderate Resolution Imaging Spectrometer ( MODIS), som mäter ytalbedo.

De fann att klorofyll-a-signaturer som fångats av MERIS matchade fältdata, bekräftar att forskare kan använda havsfärgsatellitdata för att mäta algtillväxt och se hur den förändras under sommaren. Detsamma gällde för albedoförändringarna som mättes av MODIS.

"Vi kom fram till en grov uppskattning att om algtillväxten fördubblas, sedan minskar albedo mellan 2 procent till 4 procent, ", sade Wang. "Denna biologiska komponent har aldrig tidigare inkorporerats i klimatmodellering."

Forskarna fann också att år med färre molniga dagar, och därför mer solstrålning, såg mer algutveckling. "Alger behöver solstrålning för att skapa energi genom fotosyntes, så kortvågsstrålning kan vara en viktig faktor som styr hur mycket alger kommer att växa eller hur de är rumsligt fördelade, " sa Wang.

Samspelet mellan klimatet, alger och is skapar ett kretslopp som kan påskynda smältningsprocessen. När Grönland värms upp, högre temperaturer leder direkt till att mer is smälter. Men uppvärmningen verkar också förändra atmosfärens cirkulationsmönster, och nyligen har det funnits en trend mot fler soliga dagar. Fler soliga dagar betyder att isen kommer att absorbera mer solstrålning och smälta snabbare. Solstrålningen främjar även algertillväxt, ytterligare accelererande smälta.

Förutom att förbättra regionala klimatmodeller, forskningen har konsekvenser för utforskningen av andra planeter. "Alger och bakterier är det enda livet på inlandsisen, och det är fascinerande att föreställa sig att områdena där de trivs är bland det närmaste vi kan föreställa oss utomjordiskt liv, sa Tedesco, som också har en position vid NASA Goddard Institute for Space Studies.

Nästa steg är att kvantifiera hur mycket algutveckling ökar produktionen av smältvatten. Wang planerar att ta upp den frågan i efterföljande forskning.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.