Drony pomagają zrozumieć wpływ tworzenia się lodu na klimat
Uważa się, że interakcja pomiędzy chmurami a aerozolami odgrywa ważną rolę w zmianach klimatu, ale jej znaczenie jest słabo rozumiane. Finansowany przez UE projekt BACCHUS (Impact of Biogenic versus Anthropogenic emissions on Clouds and Climate: towards a Holistic UnderStanding) zgromadził 20 instytucji i organizacji z kilkunastu krajów – ponad 60 badaczy specjalizujących się w chmurach zawierających lód – w celu zbadania, jak aerozole zmieniają właściwości chmur i wpływają na opady atmosferyczne. Aerozole powstają w wyniku działalności człowieka lub występują naturalnie jako pył, pyłki, zarodniki grzybów, bakterie lub morskie substancje organiczne. „Zbadaliśmy znaczenie emisji biogennych (naturalnych lub przedprzemysłowych) w porównaniu z antropogenicznymi (wytworzonymi przez człowieka) pod kątem interakcji między aerozolami i chmurami w regionach, które są kluczowymi regulatorami klimatu Ziemi, takich jak amazoński las deszczowy czy Arktyka”, mówi koordynatorka projektu profesor Ulrike Lohmann, profesor fizyki atmosfery w Instytucie Atmosfery i Nauk o Klimacie ETH w Zurychu (Szwajcaria). „Dla wielu z tych regionów, szczególnie znajdujących się nad oceanami, dostępnych jest bardzo niewiele danych”, zauważa. „Na początek chcieliśmy dowiedzieć się, jaka część chmury składa się z kropel wody a jaka z kryształków lodu i jaki wpływ na to mają aerozole”. Na średnich szerokościach geograficznych, na których leży Europa, nawet niskie chmury mogą zawierać lód; jest to istotne, ponieważ chmury zawierające lód szybciej powodują opady i mają większy wpływ na budżet promieniowania niż chmury wodne. Ta równowaga pomiędzy promieniowaniem słonecznym a promieniowaniem odbijanym przez Ziemię jest jednym z ważnych równań dla modelowania zmian klimatu. Innowacyjne wykorzystanie dronów do badania chmur W projekcie wykorzystano nie tylko satelitarne pomiary teledetekcyjne i dane z ziemi, statków badawczych i dużych samolotów badawczych, ale także drony. Zostały one wyposażone w dostępne na rynku lekkie czujniki temperatury, wilgotności i aerozoli i penetrowały niebo na wysokości kilku kilometrów. Po raz pierwszy naukowcy wykorzystali drony do opracowania takich przekrojów pionowych, co pozwoliło na wykonanie w ramach projektu pomiarów bardziej reprezentatywnych dla warunków atmosferycznych tworzenia się lodu w chmurach niż w przypadku pomiarów naziemnych. Drony sprawdzają się lepiej niż samoloty badawcze, które przelatują przez chmury ze zbyt wysoką prędkością. „Samolot pozwala na uzyskanie tylko kilku punktów pomiarowych”, mówi profesor Lohmann. „Drony są lekkie i niezwykle elastyczne. Mogą one również ułatwić prowadzenie częstszych pomiarów chmur w różnych miejscach na całym świecie, szczególnie w odległych regionach, gdzie brakuje danych”. Unikalna baza danych o chmurach lodowych Dronów użyto najpierw nad odległym obszarem Cypru, gdzie w powietrzu często znajdują się duże ilości pustynnego pyłu. Informacje te zostały wprowadzone do unikalnej bazy danych dotyczących chmur lodowych, w której połączono długoterminowe obserwacje i dane terenowe o właściwościach mikrofizycznych chmur oraz cząsteczkach nukleujących lód, wokół których tworzą się kryształy, a także o aerozolach.. „Istnieją bazy danych aerozoli i bazy danych dla wszystkich zmiennych meteorologicznych, ale nie istniała baza danych dla cząsteczek nukleujących lód. Zbudowaliśmy ją od podstaw”, mówi profesor Lohmann. Pierwszy dostępny na rynku przyrząd do pomiaru cząsteczek nukleujących lód, oparty na projekcie opracowanym przez naukowców biorących udział w projekcie jest dostępny dopiero od kilku lat. „To bardzo młoda dyscyplina”, wyjaśnia. Dzięki analizie rdzeni lodowych z Grenlandii baza danych BACCHUS będzie zawierała dane z okresu przedprzemysłowego, sięgające około 1300 roku n.e. Zespół BACCHUS okrążył Antarktydę na statku badawczym Akademic Tryoshnikov w celu zebrania danych na potrzeby opracowania modeli polarnego klimatu. „Udało nam się uzyskać wiele pomiarów cząsteczek nukleujących lód w obszarze Oceanu Południowego, dla którego dostępnych było wcześniej niewiele próbek”, mówi profesor Lohmann. „Chcieliśmy również zobaczyć, jak ważny dla chmur może być przyszły ruch statków w Arktyce i jakie znaczenie mają zanieczyszczenia ze statków w tak czystym środowisku”. Dotychczasowe wyniki były zbyt zróżnicowane, aby można było wyciągnąć wnioski, częściowo z powodu niepewności dotyczących źródeł i długowieczności naturalnych aerozoli.
Słowa kluczowe
BACCHUS, chmury, chmury lodowe, lód, Arktyka, Antarktyka, klimat, zmiana klimatu, drony, statek badawczy, aerozole, zanieczyszczenie
