Kan biologiskt genererade polysacharider i havsytan bromsa smältningen av istäcket i den Arktiska havsbassängen?


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/08/2013
End date: 31/12/2017
Funding: 4000000 SEK


Description

Ett av de största hoten för vår miljö och framtida klimat är utnyttjandet av energikällorna kol och olja. Rekommendationer till begränsningar av utsläpp av växthusgaser ges med hjälp av globala klimatmodeller av atmosfären och haven. Det föreslagna projektet har som övergripande syfte att minska klimatmodellernas osäkerhet i de beräknade förändringarna av klimatet i Arktis. Klimatmodellerna är otroligt viktiga för att kloka politiska beslut om framtida utsläppsreduktioner ska fattas. Detta i en tid då utsläppen på global nivå vuxit i stort sett ohämmat under alla de år klimatpolitik diskuterats. Tyvärr är dagens förutsägelser av det framtida klimatet behäftade med mycket stora osäkerheter. Detta beror på att vi inte förstår samverkande processer, t.ex. mellan isen, havet och molnen. Störst osäkerhet uppvisar modellberäkningarna i Arktis. Det marina Arktis är intimt sammankopplat med det globala klimatet och de stora biogeokemiska kretsloppen. Störningar och variationer i funktionen hos dessa storskaliga system kan drastiskt förändra livs- och levnadsbetingelserna i länderna på norra halvklotet. Ett exempel på störning är att den Arktiska havsisen har börjat smälta i takt med den ökade uppvärmning av regionen. En uppvärmning som är ungefär dubbelt så snabb som för jorden i medeltal. Solljus som tidigare reflekterades bort av isen kommer att absorberas av havet och uppvärmningen förstärks. Resultat från dagens globala klimatmodeller visar att Arktis redan inom detta sekel kan bli i det närmaste isfritt på sommaren. Dimmor och marknära moln skulle kunna motverka denna effekt. När fuktig luft kyls ned bildas det vattenånga, men det är först då vattenångan stöter på och fäster vid små partiklar (kondensationskärnor) i luften, som den kan kondensera till vatten och bli synlig som dimma eller moln. Vid Nordpolen är molnen mörkare än här hemma. Närmast ovanför istäcket är de lite gråbruna i tonen. Det beror på att det finns så få partiklar i den arktiska luften, då det inte släpps ut mycket föroreningar av människor, och isen gör att vinden inte virvlar upp lika mycket salt som i andra hav. Detta gör att molnet innehåller färre kondensationskärnor som kan bilda molndroppar som reflekterar solljuset. Ibland är det så få partiklar i atmosfären att inga moln alls bildas (http://www.youtube.com/watch). Ökar antalet kondensationskärnor i luften så bildas fler men mindre molndroppar (vitare moln med längre livslängd) och mer solljus reflekteras tillbaka till rymden och mindre solvärme når ytan. Partiklarna har därför en stor påverkan på frysning och smältning av havsisen. Forskning som gjorts på svenska isbrytarexpeditioner i Arktis under de senaste två decennierna har visat att stora mängder dimetylsulfid (DMS) bildas vid den biologiskt mycket aktiva iskanten. Vindarna för DMS långt in över packisen för vidare kemisk omvandling till kondensationskärnor. Det visade sig med tiden att denna förklaring till hur moln kunde bildas i den rena luften inte räckte till. Istället visade nya resultat att alger och bakterier kunde vara ursprunget till en huvuddel av molnpartiklarna. När isen smälter under augusti är det många av isalgerna och isbakterierna som hamnar i vattnet och börjar brytas ner i den kallare omgivningen, där salthalten gör att temperaturen kan vara nästan två grader lägre än i isen. Algerna och bakterierna blir stressade och bildar olika sockerarter som en försvarsreaktion. Sockerarterna omvandlas till partiklar som lägger sig som en tunn hinna på vattenytan. Bubblor i vattnet hjälper dem att virvla upp i luften och där ger de vattenångan något att kondensera på. Denna överraskande upptäckt visar att det biologiska livet i de öppna råkarna (öppet vatten mellan isflaken) har en betydande roll för molnbildningen och påverkan på frysning och smältning av havsisen. Det verkar vara möjligt med en återkoppling mellan en framtida förändring av temperaturen vid marken och bildningen av moln. Det sökta projektet kommer att bidra med en uppsättning mätningar och modellsimuleringar på molekylär nivå vilka kommer att ge unik och mycket detaljerad information avseende partiklarnas källor i ytfilmen mellan isflaken, samt om de grundläggande processerna för deras förmåga att bilda moln - och dimdroppar. Dessa resultat är nödvändiga för förståelsen av det arktiska klimatet samt dess känslighet och gensvar på klimatförändringar orsakade av mänskliga aktiviteter.

Last updated on 2017-22-03 at 07:09