Es wurde festgestellt, dass biologische Partikel eine entscheidende Rolle bei der Bildung von arktischem Wolkeneis spielen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern aus Schweden, Norwegen, Japan und der Schweiz hat Forschungsergebnisse vorgestellt, die eine entscheidende Rolle biologischer Partikel, darunter Pollen, Sporen und Bakterien, bei der Eisbildung in arktischen Wolken aufzeigen. Diese Erkenntnisseheute veröffentlicht in Naturkommunikationhaben weitreichende Auswirkungen auf die Klimawissenschaft und unser Verständnis des sich schnell verändernden arktischen Klimas.

Die Forschung, deren Ergebnisse den Zusammenhang zwischen biologischen Partikeln und der Bildung von Eis in arktischen Wolken aufgedeckt haben, wurde über mehrere Jahre am Zeppelin-Observatorium auf dem abgelegenen norwegischen Archipel Spitzbergen in der Hocharktis durchgeführt.

Gabriel Freitas, Hauptautor und Ph.D. Student an der Universität Stockholm erläuterten ihren innovativen Ansatz: „Wir haben diese biologischen Partikel mithilfe einer empfindlichen optischen Technik, die auf Lichtstreuung und UV-induzierter Fluoreszenz basiert, einzeln identifiziert und gezählt. Diese Präzision ist von entscheidender Bedeutung, wenn wir die Herausforderung meistern, diese Partikel in zu erkennen.“ winzige Konzentrationen, vergleichbar mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen.“

Zuckeralkohole als Indikatoren für Pilzsporen

Die Studie untersuchte die saisonale Dynamik biologischer Partikel und stellte Korrelationen mit Variablen wie Schneedecke, Temperatur und meteorologischen Parametern her. Darüber hinaus wurde das Vorhandensein biologischer Partikel durch verschiedene Methoden bestätigt, darunter Elektronenmikroskopie und den Nachweis spezifischer Substanzen wie der Zuckeralkoholverbindungen Arabitol und Mannitol.

Karl Espen Yttri, leitender Wissenschaftler am Klima- und Umweltforschungsinstitut NILU und Mitautor der Studie, sagte: „Während Arabitol und Mannitol in verschiedenen Mikroorganismen vorkommen, hängt ihr Vorkommen in der Luft mit Pilzsporen zusammen und könnte von beiden stammen.“ aus lokalen Quellen oder aus atmosphärischem Ferntransport.“

Mikroben tragen zur Eiskeimbildung am Zeppelin-Observatorium bei

Die Quantifizierung der Eiskeim bildenden Partikel und das Verständnis ihrer Eigenschaften erwiesen sich als mühsame Herausforderung. Die Forscher verwendeten zwei unterschiedliche Methoden: Das Sammeln von Partikeln auf Filtern über einen Zeitraum von einer Woche und die anschließende strenge Laboranalyse.

Yutaka Tobo, außerordentlicher Professor am Nationalen Institut für Polarforschung in Japan und Co-Autor der Studie, beschrieb ihre Strategie: „Unsere Methode kann die Eiskeimbildungsfähigkeit von Aerosolpartikeln quantifizieren, die in Wassertröpfchen bei Temperaturen von 0 °C bis hinunter eingetaucht sind.“ auf etwa -30 °C, wodurch die Konzentration der eisbildenden Partikel in der Umgebungsluft, die in arktischen Tiefwolken aktiv sind, sichtbar wird.“

Franz Conen, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Basel, Schweiz, fügte hinzu: „Indem wir die Filter einer zusätzlichen Erwärmung auf 95 °C aussetzten, konnten wir die proteinhaltige Komponente der Eiskeim bildenden Partikel identifizieren und so Aufschluss über ihren möglichen biologischen Ursprung geben. Unsere Ergebnisse sind eindeutig.“ Ermittlung der Prävalenz biologischer Partikel, die zur Eiskeimbildung am Zeppelin-Observatorium beitragen.

Paul Zieger, außerordentlicher Professor an der Universität Stockholm und Co-Autor, betonte die wichtige Bedeutung dieser Erkenntnisse für die Klimawissenschaft.

„Diese Forschung bietet entscheidende Einblicke in den Ursprung und die Eigenschaften biologischer und eisbildender Partikel in der Arktis, die es Entwicklern von Klimamodellen ermöglichen könnten, die Darstellung von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in Modellen zu verbessern und Unsicherheiten im Zusammenhang mit Schätzungen des anthropogenen Strahlungsantriebs zu verringern“, sagte Zieger .

In den kommenden Jahrzehnten wird mit einer Zunahme offener Meeresgebiete und schneefreier Tundra, beides Quellen biologischer Partikel in der Arktis, gerechnet. Daher kann ein tieferes Verständnis der Beziehung zwischen diesen Partikeln und Wolken wertvolle Einblicke in die laufenden und zukünftigen Veränderungen in der Arktis liefern.