Det är uppenbart att ökande utsläpp av växthusgaser är den främsta drivkraften bakom den globala uppvärmningen. Men på regional nivå, flera andra faktorer spelar in. Det är särskilt sant i Arktis - en massiv oceanisk region runt Nordpolen som värms upp två till tre gånger snabbare än resten av planeten. En konsekvens av smältningen av den arktiska inlandsisen är en minskning av albedo, vilket är ytornas förmåga att reflektera en viss mängd solstrålning. Jordens ljusa ytor som glaciärer, snö och moln har en hög reflektivitet. När snö och is minskar, albedo minskar och mer strålning absorberas av jorden, leder till en höjning av temperaturen nära ytan.

Den andra regionala, men mycket mer komplex faktor som forskare måste ägna detaljerad uppmärksamhet åt relaterar till hur moln och aerosoler interagerar. Aerosoler är små partiklar suspenderade i luften; de finns i ett brett spektrum av storlekar och sammansättningar och kan förekomma naturligt – som från havsspray, marina mikrobiella utsläpp eller skogsbränder (som i Sibirien) – eller produceras av mänsklig aktivitet, till exempel från förbränning av fossila bränslen eller jordbruk. Utan aerosoler, moln kan inte bildas eftersom de fungerar som ytan på vilken vattenmolekyler bildar droppar. På grund av denna roll, och mer specifikt hur de påverkar mängden solstrålning som når jordytan, och den markbundna strålningen som lämnar jorden, aerosoler är ett väsentligt element för att reglera klimatet och i synnerhet det arktiska klimatet.

"Många frågetecken"

I en tidning publicerad i Naturens klimatförändringar den 8 februari, Julia Schmale, chefen för EPFL:s Extreme Environments Research Laboratory, uppmärksammar forskarsamhället på behovet av en bättre förståelse av aerosolrelaterade processer. "Hur albedo påverkas av is är ganska väl förstått - det finns fastställda maximi- och minimivärden, till exempel, " säger Schmale. "Men när det gäller grupper av aerosoler, det finns många variabler att ta hänsyn till:kommer de att reflektera eller absorbera ljus, kommer de att bilda ett moln, är de naturliga eller antropogena, kommer de att stanna lokalt eller resa långa sträckor, och så vidare. Det finns många frågetecken där ute, och vi måste hitta svaren." Hon arbetade på tidningen med två medförfattare:Paul Zieger och Annica M. L. Ekman, båda från Bolin Center for Climate Research vid Stockholms universitet.

Schmale har genomfört flera forskningsexpeditioner till Nordpolen, senast i början av 2020 på den tyska isbrytaren Polarstern. Hon såg på egen hand att det arktiska klimatet tenderar att förändras snabbast på vintern – trots att det inte fanns någon albedo under denna period av 24-timmars mörker. Forskarna vet fortfarande inte varför. En anledning kan vara att moln som finns på vintern reflekterar jordens värme tillbaka till marken; detta sker i varierande grad beroende på naturliga cykler och mängden aerosol i luften. Det skulle höja temperaturen över den arktiska ismassan, men processen är extremt komplicerad på grund av det breda utbudet av aerosoltyper och skillnader i deras förmåga att reflektera och absorbera ljus. "Få observationer har gjorts om detta fenomen eftersom, för att bedriva forskning i Arktis på vintern, du måste blockera en isbrytare, forskare och forskningsutrustning för hela säsongen, säger Schmale.

Förbättra vädermodeller

Även om många forskningsexpeditioner redan har genomförts i Arktis, mycket återstår att utforska. Ett alternativ skulle kunna vara att samla in alla upptäckter som hittills gjorts om arktisk uppvärmning och använda dem för att förbättra befintliga vädermodeller. "En stor insats krävs direkt, annars kommer vi alltid att ligga steget efter när det gäller att förstå vad som händer. De observationer vi redan har gjort skulle kunna användas för att förbättra våra modeller. En mängd information finns tillgänglig, men det har inte sorterats igenom på rätt sätt för att skapa kopplingar mellan de olika processerna. Till exempel, våra modeller kan för närvarande inte berätta för oss vilka typer av aerosoler som bidrar mest till klimatförändringen, oavsett om det är lokalt eller antropogent, säger Schmale.

I deras tidning, forskargruppen lägger fram tre steg som skulle kunna tas för att få bättre insikt i det arktiska klimatet och aerosolers roll. De föreslår att skapa en interaktiv, öppen källa, virtuell plattform som sammanställer all arktisk kunskap hittills. De pekar på programmet International Arctic Systems for Observing the Atmosphere (IASOA) som ett exempel; IASOA samordnar aktiviteterna vid enskilda arktiska observatorier för att tillhandahålla ett internationellt samarbetsnätverk för arktisk atmosfärisk forskning och operationer. "Vi måste förbättra våra klimatmodeller eftersom det som händer i Arktis så småningom kommer att spridas någon annanstans. Det påverkar redan klimatet i andra delar av det norra halvklotet, som vi har sett med de smältande glaciärerna och stigande havsnivåer på Grönland. Och för att utveckla bättre modeller, en bättre förståelse för aerosolers roll kommer att vara avgörande. De har en stor inverkan på klimatet och på människors hälsa, säger Schmale.