Under MOSAiC-forskningsexpeditionen, som genomfördes i den arktiska packisen mellan 2019 och 2020, observerade EPFL-forskare en atmosfärisk störning utlöst av intrång av en mycket förorenad varm luftmassa. En första studie som ger ytterligare insikt om fenomenet och dess potentiella implikationer har just publicerats.

Väderinstrument installerade på Polarstern isbrytare registrerade ett enormt hopp i lufttemperaturen nära ytan, från -30,8 °C till nästan 0 °C, mellan 14 och 17 april 2020. Detta var en rekordsvängning som aldrig hade observerats i den centrala Ishavet inom den tillgängliga väderklimatologin, med start för 40 år sedan. Isbrytaren opererade under MOSAiC-expeditionen, som syftar till att få en bättre förståelse för drivkrafterna bakom den arktiska accelererade klimatförändringen och hur den påverkar regionen. Under expeditionen gjorde hundratals forskningsinstrument miljontals mätningar i realtid och samlade in data om biologiska, kemiska och fysikaliska egenskaper från havsbotten till djupt inne i molnen.

En av forskarna ombord på Polarstern var Julia Schmale, biträdande professor vid EPFL och chef för EPFL:s Extreme Environments Research Laboratory (EERL), baserad på ALPOLE forskningscenter vid EPFL Valais Wallis. Tillsammans med en postdoc från EERL, Lubna Dada och flera MOSAiC-kollegor har de publicerat en studie i Nature Communications ger viktig inblick i detta oroande fenomen.

Data som samlats in av forskarna visar att en massa varm luft som transporterar stora mängder föroreningar från norra Eurasien hade trängt in på de höga breddgraderna. Deras studie är den första som avslöjar de kemiska och mikrofysiska egenskaperna hos partiklar som svepts in i centrala Arktis av ett varmt intrång, och relaterar dessa fynd till klimatrelevanta effekter på molnbildning.

Överraskande data

"Vi visste redan från väderprognoser att en varm luftmassa var på väg", säger Schmale. "Det är en process som sker regelbundet i regionen. Men när vi tittade på föroreningsdata vi registrerade såg vi något som vi aldrig sett förut." Schmale kontrollerade därför avläsningarna av luftmätinstrumenten ofta och märkte att det inte bara var temperaturökningen, utan oväntat antalet, masskoncentrationen och molnbildande potentialen hos de adverade partiklarna som nådde rekordnivåer. Hennes kollegor på Polarstern samlade in lika överraskande data om snö och is.

Väl tillbaka på EPFL arbetade Schmale med Dada, som är en atmosfärskemist och fysiker, för att analysera händelsedata. Dada, huvudförfattaren till studien, såg att luftföroreningskoncentrationen i den varma luftmassan översteg de typiskt uppmätta värdena i Zürich. I motsats till partiklar i den schweiziska staden var den arktiska luftföroreningen mycket surare, på grund av svavelsyra, och innehöll mindre nitrat. "Det är bekymmersamt att se sådana uppgifter i en region där det inte finns någon industri eller någon annan jämförbar källa till föroreningar", säger hon. Dessutom visade analyser av radardata att partiklarna bidrog till att bilda optiskt tjocka moln, som i huvudsak fungerar som ogenomskinliga täcke, vilket förstärker temperaturökningen närmare marken. Detta kan få viktiga konsekvenser för havsissmältningen senare på säsongen.

Från Arktis till medelbreddgrader

En nyckelpunkt i studien visar alltså att "smutsiga" intrång kan ha en stark effekt på atmosfärens strålningsbalans, medan "rena" intrång skulle bete sig annorlunda. Som ett resultat av klimatförändringarna har varma intrångshändelser – som den som observerades av EPFL-forskarna i Ishavet i april 2020 – blivit vanligare och mer långvariga. Men lite är känt om luftföroreningskoncentrationen, eftersom detta inte beaktas av vädermodeller.

Särskilt centrala Arktis påverkas av den här typen av händelser och värms samtidigt upp tre gånger snabbare än resten av planeten. Detta gör att polarisen smälter i en aldrig tidigare skådad hastighet, med oförutsägbara konsekvenser för ekosystem och atmosfärisk dynamik som också påverkar medelbreddgrader. + Utforska vidare

Klimat:Jodsyra påverkar molnbildningen på Nordpolen