Eissplitter in antarktischen Wolken lassen mehr Sonnenenergie die Erdoberfläche erreichen

Wolken gibt es in unzähligen Formen, Größen und Arten, die ihre Auswirkungen auf das Klima kontrollieren. Neue Forschungsergebnisse unter der Leitung der University of Washington zeigen, dass das Zersplittern gefrorener Flüssigkeitströpfchen zur Bildung von Eissplittern in den Wolken des Südlichen Ozeans die Fähigkeit der Wolken, Sonnenlicht zurück in den Weltraum zu reflektieren, dramatisch beeinflusst.

Das Papier, veröffentlicht am 4. März im Open-Access-Journal AGU Fortschrittezeigt, dass die Einbeziehung dieses Eissplitterprozesses die Fähigkeit hochauflösender globaler Modelle verbessert, Wolken über dem Südpolarmeer zu simulieren – und somit die Fähigkeit der Modelle, das Erdklima zu simulieren.

„Niedrige Wolken im Südpolarmeer sollten nicht als flüssige Wolken behandelt werden“, sagte die Hauptautorin Rachel Atlas, eine UW-Doktorandin in Atmosphärenwissenschaften. „Die Eisbildung in niedrigen Wolken im Südpolarmeer hat einen erheblichen Einfluss auf die Wolkeneigenschaften und muss in globalen Modellen berücksichtigt werden.“

Die Ergebnisse zeigen, dass es wichtig ist, den Prozess einzubeziehen, bei dem Eispartikel mit unterkühlten Wassertröpfchen kollidieren, wodurch sie gefrieren und dann zerspringen, wodurch viele weitere Eissplitter entstehen. Dadurch werden die Wolken dunkler oder ihr Reflexionsvermögen verringert, sodass mehr Sonnenlicht die Meeresoberfläche erreichen kann.

Der Unterschied zwischen der Einbeziehung der Details der Eisbildung in den Wolken und ihrer Nichteinbeziehung betrug 10 Watt pro Quadratmeter zwischen 45 Grad Süd und 65 Grad Süd im Sommer, was genug Energie ist, um einen signifikanten Einfluss auf die Temperatur zu haben.

Die Studie verwendete Beobachtungen aus einer Feldkampagne von 2018, die durch die Wolken des Südlichen Ozeans flog, sowie Daten des CERES-Satelliten der NASA und des japanischen Satelliten Himawari-8.

Die Eisbildung reduziert die Reflexion der Wolken, da sich die Eispartikel sehr effizient bilden, wachsen und aus der Wolke fallen.

„Die Eiskristalle verbrauchen einen Großteil der dünneren Wolke vollständig und reduzieren daher die horizontale Abdeckung“, sagte Atlas. „Eiskristalle verbrauchen auch einen Teil der Flüssigkeit in den dicken Kernen der Wolke. Die Eispartikel reduzieren also sowohl die Wolkendecke als auch die verbleibende Wolke.“

Im Februar, dem Sommer im Südpolarmeer, sind etwa 90 % des Himmels mit Wolken bedeckt, und mindestens 25 % dieser Wolken sind von der Art der Eisbildung betroffen, die im Mittelpunkt der Studie stand. Die richtigen Wolken zu finden, insbesondere in den neuen Modellen, die kleinere Gitterabstände verwenden, um Wolken und Stürme einzubeziehen, ist wichtig, um zu berechnen, wie viel Sonnenstrahlung die Erde erreicht.

„Der Südliche Ozean ist eine massive globale Wärmesenke, aber seine Fähigkeit, Wärme aus der Atmosphäre aufzunehmen, hängt von der Temperaturstruktur des oberen Ozeans ab, die mit der Wolkendecke zusammenhängt“, sagte Atlas.

Co-Autoren der Studie sind Chris Bretherton, ein emeritierter UW-Professor für Atmosphärenwissenschaften, jetzt am Allen Institute for AI in Seattle; Marat Khairoutdinov von der Stony Brook University in New York; und Peter Blossey, ein UW-Forschungswissenschaftler für Atmosphärenwissenschaften.