Por primera vez, un equipo de investigación internacional dirigido por el Instituto Leibniz para la Investigación Troposférica TROPOS ha investigado las partículas de nucleación de hielo atmosférico INP en los núcleos de hielo, que pueden proporcionar información sobre el tipo de cubierta de nubes en el Ártico sobre elúltimos 500 años. Estos INP juegan un papel importante en la formación de hielo en las nubes y, por lo tanto, tienen una gran influencia en el clima. Hasta ahora, sin embargo, solo hay unas pocas mediciones que se remontan a unas pocas décadas. El nuevo método podríaayudar a obtener información sobre nubes históricas de los archivos climáticos y así cerrar grandes brechas en el conocimiento de la investigación climática.
El equipo de TROPOS, la Universidad de Copenhague, la Universidad de Berna y el Instituto Paul Scherrer escribe en la revista Cartas de investigación geofísica que los hallazgos sobre las variaciones en las concentraciones de partículas de nucleación de hielo en la atmósfera durante los últimos siglos ayudarían a comprender mejor los cambios climáticos futuros.
Los archivos climáticos son importantes para reconstruir el clima pasado y hacer declaraciones sobre el desarrollo del clima en el futuro. En Europa, el clima solo se ha observado y registrado regularmente durante unos 300 años. Por el tiempo anterior y para lugares sin unSin embargo, la investigación depende de las conclusiones de los archivos naturales. La investigación paleoclimática utiliza una amplia variedad de archivos naturales como anillos de árboles, núcleos de hielo o sedimentos. En las últimas décadas, se han desarrollado y refinado una serie de métodos que utilizan indicadores indirectos proxies climáticos para sacar conclusiones sobre factores climáticos como la temperatura, la precipitación, las erupciones volcánicas y la actividad solar. Las nubes son responsables de la precipitación, entre otras cosas, pero son muy difíciles de alcanzar y, por lo tanto, difíciles de estudiar. Pero el número, tipo y extensión deLas nubes y su contenido de hielo tienen una gran influencia en el presupuesto de radiación de la atmósfera, la temperatura en el suelo y la precipitación.n, y la información sobre los parámetros que afectan a las nubes son, por lo tanto, importantes para la reconstrucción climática.
Un método de cómo mejorar nuestro conocimiento sobre las nubes y su papel en la historia del clima ahora es presentado por un equipo internacional de investigación de Alemania, Dinamarca y Suiza. Según ellos, el equipo ha reconstruido las concentraciones de partículas de nucleación de hielo INP a partir delos núcleos de hielo por primera vez. Estas medidas podrían usarse para reconstruir la cubierta de nubes en el futuro ". La formación de hielo en las nubes de fase mixta se debe principalmente a la formación heterogénea de hielo, es decir, el INP es necesario para estimular la congelación de las gotas de nubes sobreenfriadas.Por lo tanto, el número y el tipo de estas partículas influyen en las propiedades de precipitación, vida útil y radiación de las nubes. En el laboratorio, pudimos demostrar que dos tipos de partículas son particularmente adecuadas para este propósito: el polvo mineral del suelo, así como varias partículas biológicas.como bacterias, esporas de hongos o polen ", explica el Dr. Frank Stratmann, jefe del grupo de trabajo de nubes en TROPOS.
Los núcleos de hielo a menudo se utilizan para reconstruir varios parámetros climáticos como la temperatura, la precipitación o las erupciones volcánicas durante miles de años. Para el estudio ahora publicado, el equipo pudo extraer partes de dos núcleos de hielo del Ártico: el núcleo "Lomo09 "fue perforado en el glaciar Lomonosovfonna en Svalbard a una altitud de 1200 metros en 2009. El núcleo de hielo" EUROCORE "fue extraído en 1989 de la cumbre de la capa de hielo de Groenlandia a una altitud de más de 3000 metros. Las muestras congeladas deestos núcleos se enviaron a Leipzig, donde ahora se examinaron en busca de INP. Se derritieron pequeñas muestras de hielo y el agua de fusión se dividió en muchas gotas pequeñas de 1 y 50 microlitros. Estas gotas se colocaron en dos configuraciones experimentales, cada una con casi 100pequeños canales, y luego se enfriaron de manera controlada. Estas configuraciones ya se utilizaron en estudios anteriores: tanto LINA matriz de nucleación de hielo de Leipzig como INDA matriz de gotas de nucleación de hielo son instrumentos en los que tMuchas gotas de agua se enfrían de manera controlada.A través de una ventana de vidrio se puede observar desde arriba a qué temperatura se congelan cuántas gotas.El número de gotas congeladas se convierte en la concentración de partículas de nucleación de hielo."En 2015, investigadores estadounidenses-estadounidenses derivaron las concentraciones atmosféricas de INP de la nieve y el agua de precipitación. Lo que funciona para la precipitación también debería funcionar para las muestras de hielo fue nuestro enfoque. Y así, fuimos los primeros en mostrar que las concentraciones históricas de núcleos de hielo también se pueden extraer denúcleos de hielo ", dice Markus Hartmann de TROPOS, quien llevó a cabo las investigaciones como parte de su tesis doctoral.
Esto abre nuevas posibilidades para la investigación paleoclimática. Desde la década de 1930, se han extraído innumerables núcleos de hielo de los glaciares de todo el mundo y se ha reconstruido el clima del pasado. La información sobre la fase de las nubes es decir, si contiene hielo oy / o agua líquida no estaba disponible. El estudio realizado por investigadores polares y atmosféricos es un primer paso en esta dirección. Dado que el equipo no tenía un núcleo de hielo continuo disponible, solo podía reconstruir las partículas de nucleación de hielo de años individuales del período1735 a 1989 en Groenlandia y 1480 a 1949 en Svalbard. En general, no hubo tendencia en las partículas de nucleación de hielo durante el último medio milenio ". Sin embargo, el Ártico solo se ha estado calentando dramáticamente durante unos 25 años. El hielo analizado ahora se formóantes de que comenzara este fuerte calentamiento. Por lo tanto, sería deseable medir el núcleo de hielo continuo y el hielo más nuevo ", agrega Markus Hartmann.
El hecho de que la humanidad haya provocado el calentamiento global a través de sus emisiones es indiscutible entre los investigadores. Sin embargo, no está claro cuánto han cambiado las nubes en la atmósfera como resultado. Por lo tanto, los investigadores también esperan obtener información importante de las investigaciones sobre la nucleación de hielopartículas en el aire. En otoño / invierno de 2016, un equipo de la Universidad de Beijing, TROPOS, la Universidad de Gotemburgo y la Academia de Ciencias de China midió las concentraciones de partículas de nucleación de hielo en el aire de la capital china, Beijing.no pudieron probar ninguna conexión con el alto nivel de contaminación del aire allí ". Por lo tanto, asumimos que las partículas de nucleación de hielo en Beijing se originan más de fuentes naturales como tormentas de polvo o la biosfera, ambas conocidas como fuentes de partículas de nucleación de hielo., que de los procesos de combustión antropogénica ", dice la Dra. Heike Wex de TROPOS. Pero esta es una instantánea de un lugar y la influencia indirecta del hombreno debe olvidarse: los cambios en el uso de la tierra o las sequías tienen un impacto en el polvo en la atmósfera y en la biosfera, lo que a su vez puede conducir a cambios en las nubes ". Para comprender mejor los efectos de la humanidad en la atmósfera, investigadores de nubesmedir tanto en los puntos críticos de contaminación del aire como las metrópolis de los países emergentes y en regiones relativamente limpias como las regiones polares.
Hasta ahora se sabe relativamente poco sobre la cantidad, las propiedades y las fuentes de partículas de nucleación de hielo en el Ártico, aunque son un factor importante en la formación de nubes y, por lo tanto, para el clima allí. Especialmente series de tiempo largas con resolución de tiempo mensual o semanal sonprácticamente inexistente, pero esencial para investigar los efectos estacionales.En la revista Atmospheric Chemistry and Physics, una revista de acceso abierto de la Unión Europea de Geociencias EGU, un equipo internacional, también dirigido por TROPOS, publicó recientemente una descripción general de las variaciones estacionalesen concentraciones de núcleos de hielo en el Ártico.Las muestras de cuatro estaciones de investigación en el Ártico desde 2012/2013 y 2015/2016 se investigaron en el Laboratorio de Leipzig Cloud de TROPOS: Alerta en Canadá, Ny-Ålesund en Spitsbergen Noruega, Utqiagvik Barrow en Alaska EE. UU. y Villum Station Nord en Groenlandia Dinamarca ". Esto nos da una visión general de las variaciones entre las estaciones: las más abundantes son las partículas de nucleación de hieloen el aire desde finales de primavera hasta principios de otoño, los menos se encuentran en invierno y a principios de primavera.Esto influye en cómo cambia el tipo de cubierta de nubes en el Ártico durante el año y, por lo tanto, en la influencia de las nubes en el calentamiento del Ártico ", explica Heike Wex. Los investigadores esperan que los estudios conduzcan a mejores predicciones sobre el cambio climático, ya que los modelos climáticos actualmente no puedenpara reflejar adecuadamente el calentamiento del Ártico, lo que conducirá a incertidumbres que van desde el aumento del nivel del mar hasta los cambios climáticos regionales en Europa.
Los complejos procesos de retroalimentación entre la biosfera y el clima también serán parte de la expedición MOSAiC: en septiembre de 2019, el rompehielos de investigación alemán Polarstern, dirigido por el Instituto Alfred Wegener AWI, se desplazará por el Océano Ártico durante un año.por rompehielos y aviones adicionales, un total de 600 personas de 17 países participarán en la expedición MOSAiC. Junto con un socio internacional, el AWI es responsable de las cinco áreas principales de investigación: física del hielo marino y cubierta de nieve, procesos en la atmósferay en el océano, los ciclos biogeoquímicos y el ecosistema del Ártico. TROPOS desempeñará un papel de liderazgo en dos mediciones centrales: en primer lugar, un contenedor de detección remota para toda la deriva de hielo explorará continuamente la distribución vertical de aerosoles y nubes utilizando radiómetros lidar, radar y microondasPor otro lado, un globo atado medirá la capa límite del Ártico con la mayor precisión posible durante una sección de vuelo.Permitir más o menos la detección directa de la distribución vertical de las partículas de nucleación de hielo.Además, TROPOS investigará nuevamente la microcapa superficial del mar y los estanques de fusión, que probablemente sea una fuente importante de partículas de nucleación de hielo en el Ártico.
Desde 2016, el Centro de Investigación Colaborativa TR172 "Amplificación del Ártico" de la Fundación Alemana de Investigación DFG ha estado investigando las razones por las cuales el Ártico se calienta mucho más que el resto de la Tierra. Además de la Universidad de Leipzig, la investigaciónLa red también incluye las universidades de Bremen y Colonia, el Instituto Alfred Wegener, el Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina AWI y el Instituto Leibniz de Investigación Troposférica TROPOS en Leipzig. Tilo Arnhold
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Leibniz de Investigación Troposférica TROPOS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :