Атмосфера Арктики: место сбора пыли?

Атмосфера центральной Арктики загрязнена мелкодисперсной пылью из Сибири и Северной Америки. Такой предварительный результат дала оценка первых лидарных измерений, проведенных Институтом тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS) в рамках годичной экспедиции MOSAiC на борту судна RV Polarstern. Впервые в условиях полярной ночи в центральной Арктике использовался многоканальный лидар, способный с помощью лазерных импульсов с земли измерять пылевые частицы на высотах до 14 километров.

Первые данные показали несколько слоев пыли антропогенного происхождения и от лесных пожаров на высотах 5, 6 и 12 километров. Это свидетельствует о том, что верхние слои атмосферы в районе Северного полюса зимой более загрязнены, чем предполагалось ранее. В ближайшие месяцы международная экспедиция MOSAiC под руководством Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI), предоставит данные об изменении климата в центральной Арктике, для которой из-за экстремальных условий полярной ночи почти нет измерений.

4 октября исследовательское судно Polarstern достигло ледового поля в точке 85° северной широты и 137° восточной долготы, с которым ледокол и обширная измерительная сеть на льду намерены дрейфовать через центральную Арктику к Северному полюсу в течение года. С официальным началом экспедиции MOSAiC свою работу начал и контейнер OCEANET на борту Polarstern. Цель — круглогодичное измерение взвешенных частиц в атмосфере над судном. Эксплуатация лазерной системы дистанционного зондирования PollyXT в центральной Арктике уникальна: никогда ранее атмосфера в этом удаленном регионе не изучалась с помощью многоканального лидара, работающего со светом разных длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона. Только такая комбинация позволяет определять различные взвешенные частицы, которые могут происходить из лесных пожаров, вулканического пепла, антропогенного загрязнения воздуха или с поверхности моря.

Уже утром 5 октября система PollyXT, работающая в безоблачном небе, дала неожиданные результаты: атмосфера в удаленном месте примерно в 1000 км к северу от Сибири была сильно загрязнена взвешенными частицами от поверхности до высоты 12 км. Это загрязнение не может иметь локальных источников и достигает высоких широт только посредством дальнего переноса. Модельные симуляции траекторий воздушных масс показали, что воздух над судном прошел путь из южной России через южную Сибирь у края пустынь Центральной Азии, Камчатку и Аляску, что соответствует аэрозолю от лесных пожаров, промышленного загрязнения и пустынной пыли в лидарных данных. Это подтверждает тезис о том, что зимой Арктика действует как большой вихрь, «всасывающий» загрязнение воздуха с большей части северного полушария.

Вопросы формирования облаков находятся в фокусе текущих исследований, чтобы выяснить, как частицы, инициирующие образование льда (INPs), влияют на облачность в Арктике и, в свою очередь, на наблюдаемое потепление. Экспедиция MOSAiC с бюджетом около 140 миллионов евро объединяет около 300 ученых из 20 стран, которые впервые хотят исследовать всю климатическую систему центральной Арктики.