Сахар из соленого океана ответственен за значительную часть ледяных ядер в Южном полушарии

Современные климатические модели до сих пор не могли адекватно воспроизвести облака над Южным океаном вокруг Антарктиды. Международная команда исследователей сделала важный шаг к заполнению этого пробела. Ученые доказали, что большинство ледяных ядер в атмосфере этого региона образуются из-за сахарных соединений (полисахаридов) от морских микроорганизмов в морской воде. Эти соединения попадают в чистый воздух над морем через морские брызги и испарение, вызывая замерзание капель воды и влияя на формирование облаков и осадков. Образование льда в облаках сильно влияет на климат, так как ледяные частицы в облаках отражают солнечный свет гораздо сильнее, чем облака из чистой воды.

Эти результаты подчеркивают важность биологических источников для образования осадков в удаленных морских регионах, таких как окрестности Антарктиды. Исследователи из Института тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS) и Арктического университета Норвегии в Тромсё недавно опубликовали свое исследование в журнале Environmental Science & Technology.

Процессы образования льда влияют на радиационные свойства, формирование осадков и, следовательно, на продолжительность жизни облаков. Лед образуется благодаря так называемым ледяным ядрам (INPs). В удаленных морских регионах, таких как Южный океан, где концентрации INP в чистой атмосфере низки, наблюдались большие расхождения в радиационных эффектах между моделями и измерениями. Поэтому лучшее понимание источников и свойств ледяных ядер, таких как аэрозольные частицы, происходящие из морских брызг, необходимо для улучшения климатических моделей.

Исследователи сосредоточились на полисахаридах, производимых морскими грибами и протистами. Лабораторные испытания с использованием метода INDA (Ice Nucleation Droplet Array) показали, что именно полисахариды объясняют общее количество биологических ледяных ядер в температурном диапазоне примерно от -15 до -20°C. Вместе с другими исследованиями это дает дифференцированную картину: в теплых облаках (ниже -2°C) лед образуют в основном белки, в средне-холодных облаках (ниже -10°C) — полисахариды, а в очень холодных облаках (ниже -20°C) доминирует минеральная пыль.

"В наших симуляциях мы смогли показать, что при -15 до -16°C полисахариды над гигантскими площадями океанов в чистом Южном полушарии, вероятно, являются наиболее важными ледяными ядрами, то есть они вносят больший вклад в образование льда, чем минеральная пыль, выбрасываемая из пустынь, которая обычно считается основным типом ледяных ядер в климатических моделях. Это новое и важное открытие для климатических моделей", — резюмирует доктор Роланд Шрёднер из TROPOS.

Исследование подчеркивает тесную связь биосферы и атмосферы в системе Земли. В ближайшие годы команда продолжит изучение облаков Южного полушария в рамках миссий "HALO-South" (2025) и наземной кампании "goSouth-2" (2025–2027).