Морская жизнь вызывает образование льда в облаках

Исследователи впервые показали, что фитопланктон (растительная жизнь) в удалённых океанских регионах может способствовать формированию редких взвешенных частиц, которые запускают образование льда в облаках. Результаты, опубликованные на этой неделе (в среду, 9 сентября) в журнале Nature, показывают, что органические отходы жизнедеятельности в океанах, выбрасываемые в атмосферу вместе с морскими брызгами от разбивающихся волн, стимулируют замерзание облачных капель в ледяные частицы. Это влияет на поведение облаков и глобальный климат, что важно для улучшения прогнозов будущих изменений климата.

Облака в атмосфере Земли состоят из капель жидкой воды, ледяных частиц или их смеси. Ледяные частицы влияют на продолжительность существования облака и количество производимого им дождя, града или снега. Они также помогают контролировать температуру климата, отражая солнечный свет (охлаждая поверхность) или удерживая тепло близко к поверхности Земли (сохраняя температуры более тёплыми). Климат в полярных регионах меняется быстрее, чем в любой другой части планеты, однако прогнозы его будущих изменений остаются неопределёнными. Это новое понимание формирования облаков — шаг на пути к снижению неопределённостей в глобальном климатическом моделировании.

Международная команда исследователей изучила морскую жизнь из биологической экосистемы в Северном Ледовитом океане, западной части Атлантики и северной части Тихого океана, собирая биологический материал с помощью дистанционно управляемого катера, запускаемого с исследовательских судов, а также ручного оборудования для отбора проб. Сопоставив эти прямые измерения с глобальными сценариями компьютерного моделирования атмосферы, команда обнаружила, что взвешенные частицы из морских брызг наиболее влиятельны в полярных и других удалённых океанских регионах.

Ведущий автор, доктор Тео Уилсон из Университета Лидса, заявляет: «Разбивающиеся волны в океане генерируют большое количество взвешенных морских брызг. Некоторые частицы морских брызг содержат биологический материал, связанный с экосистемой океана. В прошлом высказывались предположения, что часть этого биологического материала может запускать образование льда в облаках, делая их «ледообразующими частицами» (INPs) в атмосфере. Теперь у нас есть чёткие доказательства, что морской биологический материал, такой как вещества, выделяемые фитопланктоном, способен образовывать лёд и может делать это в атмосфере. Это может быть особенно важно в полярных регионах».

Соавтор, доктор Луис Ладино, который работал над проектом в качестве научного сотрудника в Университете Торонто и в настоящее время является приглашённым научным сотрудником NSERC в Environment Canada, говорит: «Команда также исследовала конкретные формы морской жизни в лаборатории, чтобы больше узнать о собранном материале. Мы обнаружили, что определённый вид водорослей (Thalassiosira pseudonana, обычный тип фитопланктона) выделяет органический материал, способный образовывать лёд, подобно INPs, найденным в море. Мы считаем, что такие виды, как фитопланктон, могут быть ответственны за производство INPs, которые мы обнаружили в аэрозольных частицах, образованных из морской воды».

Соавтор, доктор Бенджамин Мюррей из Университета Лидса, добавляет: «Понимание источников, судьбы и глобального распределения частиц, запускающих образование льда в облаках, необходимо не только для улучшения наших погодных моделей, но и для повышения уверенности в прогнозах климатических моделей на предстоящие столетия. Понимание того, откуда берутся ледообразующие частицы, важно для прогнозирования будущего климата. Например, по мере сокращения полярных ледяных шапок (в этом месяце мы движемся к очередному рекордному минимуму в Арктике) будет больше открытого океана, из которого могут выбрасываться эти частицы, и этот морской источник ледообразующих частиц может стать более важным».