Новые исследования показывают, что течения и штормы Северного Ледовитого океана перемещают бактерии из цветущих океанских водорослей в атмосферу, где частицы помогают формироваться облакам. Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале AGU Geophysical Research Letters, эти частицы биологического происхождения могут влиять на погодные условия во всем мире.
Частицы, взвешенные в воздухе, называемые аэрозолями, иногда могут ускорять образование кристаллов льда в облаках, влияя на погодный климат и погодные условия. Такие образующие лед частицы включают пыль, дым, пыльцу, грибки и бактерии. Предыдущие исследования показали, что морские бактерии засевали облака в Арктике, но как они попали из океана в облака, оставалось загадкой.
В новом исследовании исследователи взяли образцы воды и воздуха в Беринговом проливе и проверили образцы на наличие биологических частиц, образующих зародыши льда. Бактерии, обычно встречающиеся у морского дна, присутствовали в воздухе над поверхностью океана, что позволяет предположить, что океанские течения и беспорядки помогают бактериям переноситься по воздуху.
Океанические течения и погодные условия принесли бактерии, питающиеся цветущими водорослями, в морские брызги над поверхностью океана, помогая засеять облака в атмосфере, согласно новому исследованию.
«Эти специальные типы аэрозолей могут на самом деле «засевать» облака, что-то вроде того, как из семени вырастает растение. Некоторые из этих семян действительно эффективно формируют кристаллы облачного льда», - сказала Джесси Кримин, специалист по атмосферным исследованиям. ученый из Университета штата Колорадо в Форт-Коллинзе, штат Колорадо, и ведущий автор нового исследования.
Понимание того, как формируются облака, может помочь ученым понять погодные условия в Арктике.
Капли чистой воды в облаках не замерзают примерно до минус 40 градусов по Цельсию (минус 40 градусов по Фаренгейту). Они переохлаждены ниже точки замерзания, но все еще жидкие. Аэрозоли повышают базовую температуру замерзания в переохлажденных облаках до минус пяти градусов по Цельсию (23 градуса по Фаренгейту), обеспечивая поверхность для кристаллизации воды и создавая облака, смешанные с переохлажденными каплями и кристаллами льда. Смешанные облака являются наиболее распространенным типом облаков на планете и лучше всего подходят для образования дождя или снега.
«Семена облаков», подобно бактериям, обнаруженным в цветках водорослей, могут создавать больше облаков с различным количеством льда и воды. Увеличение количества облаков может повлиять на то, сколько тепла задерживается в атмосфере, что может повлиять на климат. Состав облаков может влиять на круговорот воды в Арктике, изменяя количество выпадающих дождей и снега. Авторы нового исследования говорят, что увеличение количества облаков и изменение состава арктических облаков также влияет на северные погодные системы, потенциально влияя на погодные тенденции во всем мире.
Без зародышей льда осадки из облаков менее вероятны, объясняет Хайке Векс, специалист по атмосфере из Института тропосферных исследований им. Лейбница в Лейпциге, Германия, не связанный с новым исследованием.
Из океана в атмосферу
Чтобы узнать, как биологические «семена облаков» перемещаются из глубин океана в атмосферу, Кримин и ее коллеги взяли образцы с глубины 8 метров (26 футов) ниже поверхности воды и образцы воздуха примерно на 20 метров (66 футов) над поверхностью воды. поверхность воды в Беринговом проливе во время цветения водорослей.
Цветение водорослей - это значительное увеличение количества фотосинтезирующих растительноподобных микроорганизмов, которыми питаются многие океанические животные, в том числе некоторые виды бактерий. Исследователи обнаружили бактерии, которые, как известно, засеивают облака на дне цветения фитопланктона в Беринговом проливе, но не в окружающем воздухе. Ученые обнаружили те же бактерии примерно в 250 километрах (155,5 км).3 мили) к северо-западу от цветения, что позволяет предположить, что сильное течение перенесло бактерии на новое место. Бактерии также находились в воздухе над водой. Шторм вынес бактерии из океанских глубин на поверхность, перенося бактериальные «семена облаков» в воздух в каплях воды.
«То, что существовало на дне океана, пробиралось к поверхностным водам», - сказал Кримиан.
Поскольку ученые смогли взять образцы только с высоты 20 метров (66 футов), они еще не знают, как частицы льда поднимаются на высоту облаков, которая в среднем начинается на высоте 1,9 километра (1,2 мили). над поверхностью.
Полярные регионы переживают быстрое потепление из-за изменения климата. По словам авторов, ускоренное потепление в Арктике может вызвать большее цветение водорослей, а также большее количество бактерий того типа, который засеивает облака, что, в свою очередь, еще больше повлияет на погодные системы.
«Это часть головоломки, как эти облака формируются в Арктике и потенциально влияют на погодные условия во всем мире», - сказал Кримин.