Бактерии, питающиеся цветением водорослей в Арктике, могут служить ядрами для образования облаков
Новое исследование показывает, что океанические течения и штормы переносят бактерии из цветений арктических водорослей в атмосферу, где эти частицы способствуют образованию облаков. Согласно новому исследованию в журнале AGU Geophysical Research Letters, эти частицы биологического происхождения могут влиять на погодные условия по всему миру.
Частицы, взвешенные в воздухе и называемые аэрозолями, иногда могут ускорять образование кристаллов льда в облаках, влияя на климат и погодные условия. К таким ледообразующим частицам относятся пыль, дым, пыльца, грибки и бактерии. Предыдущие исследования показали, что морские бактерии служат ядрами для облаков в Арктике, но то, как они попадают из океана в облака, оставалось загадкой.
В новом исследовании ученые взяли пробы воды и воздуха в Беринговом проливе и протестировали их на наличие биологических ледообразующих частиц. Бактерии, обычно обнаруживаемые у морского дна, присутствовали в воздухе над поверхностью океана, что позволяет предположить, что океанические течения и турбулентность помогают им подняться в воздух. Согласно исследованию, океанические течения и погодные системы доставляют бактерии, питающиеся цветением водорослей, к морским брызгам над поверхностью, способствуя образованию облаков в атмосфере.
«Эти особые типы аэрозолей могут фактически "засевать" облака, примерно так же, как семя дает растение. Некоторые из этих "семян" очень эффективны в образовании ледяных кристаллов в облаках», — сказала Джесси Кримин, атмосферный ученый из Университета штата Колорадо и ведущий автор нового исследования.
Понимание того, как "засеваются" облака, может помочь ученым понять арктические погодные условия. Чистые капли воды в облаках не замерзают примерно до минус 40 градусов Цельсия. Они переохлаждены ниже точки замерзания, но остаются жидкими. Аэрозоли повышают базовую температуру замерзания в переохлажденных облаках до минус пяти градусов Цельсия, предоставляя поверхность для кристаллизации воды и создавая облака, смешанные из переохлажденных капель и ледяных кристаллов. Смешанные облака — наиболее распространенный тип облаков на планете и наиболее подходящий для выпадения дождя или снега.
«Облачные ядра», подобные бактериям, найденным в цветениях водорослей, могут создавать больше облаков с различным количеством льда и воды. Увеличение количества облаков может повлиять на количество тепла, удерживаемого в атмосфере, что, в свою очередь, влияет на климат. Состав облаков может влиять на водный цикл Арктики, изменяя количество производимых дождя и снега. Увеличение количества облаков и изменение их состава также влияет на погодные системы севера, потенциально затрагивая погодные тенденции во всем мире.
Чтобы понять, как биологические «облачные семена» перемещаются из глубин океана в атмосферу, Кримин и ее коллеги взяли пробы с глубины 8 метров под водой и пробы воздуха примерно с высоты 20 метров над поверхностью в Беринговом проливе во время цветения водорослей. Исследователи обнаружили бактерии, известные как ядра для облаков, у основания цветения фитопланктона, но не в окружающем воздухе. Те же бактерии были обнаружены примерно в 250 километрах к северо-западу от цветения, что указывает на сильное течение, перенесшее их. Бактерии также были в воздухе над водой. Шторм поднял бактерии с глубин на поверхность, транспортируя эти «облачные семена» в воздух в каплях воды.
Поскольку ученые смогли взять пробы только с высоты 20 метров, они пока не знают, как ледообразующие частицы поднимаются до уровня облаков, который в среднем начинается с 1,9 километра над поверхностью. Полярные регионы переживают быстрое потепление из-за изменения климата. Ускоренное потепление в Арктике может вызвать больше цветений водорослей, а также больше бактерий, служащих ядрами для облаков, что, в свою очередь, еще больше повлияет на ее погодные системы.