p Pela primeira vez, uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS) investigou partículas de nucleação de gelo atmosféricas (INPs) em núcleos de gelo, que pode fornecer informações sobre o tipo de cobertura de nuvens no Ártico nos últimos 500 anos. Esses INPs desempenham um papel importante na formação de gelo nas nuvens, e, portanto, têm uma grande influência no clima. Até aqui, Contudo, existem apenas algumas medições que datam de apenas algumas décadas. O novo método pode fornecer informações sobre nuvens históricas a partir de arquivos climáticos e, assim, fechar grandes lacunas no conhecimento na pesquisa climática. p A equipe da TROPOS, a Universidade de Copenhague, a Universidade de Berna e o Instituto Paul Scherrer escrevem no jornal Cartas de pesquisa geofísica que as descobertas sobre as variações nas concentrações de partículas de nucleação de gelo na atmosfera ao longo dos séculos ajudariam os pesquisadores do clima a entender melhor as mudanças climáticas futuras.

p Os arquivos climáticos são importantes para reconstruir o clima do passado e fazer declarações sobre o desenvolvimento do clima no futuro. Na Europa, o tempo só foi observado e registrado regularmente por cerca de 300 anos. Para o tempo anterior e para locais sem estação meteorológica, Contudo, a pesquisa depende de conclusões de arquivos naturais. A pesquisa do paleoclima usa uma grande variedade de arquivos naturais, como anéis de árvores, núcleos de gelo ou sedimentos.

p Nas décadas recentes, uma série de métodos foram desenvolvidos e refinados que usam indicadores indiretos (proxies do clima) para tirar conclusões sobre fatores climáticos, como temperatura, precipitação, erupções vulcânicas e atividade solar. As nuvens são responsáveis ​​pela precipitação, entre outras coisas, mas eles são muito evasivos e, portanto, difíceis de estudar. Mas o numero, tipo e extensão das nuvens e seu conteúdo de gelo têm uma grande influência no orçamento de radiação da atmosfera, a temperatura no solo e a precipitação, e informações sobre os parâmetros que afetam as nuvens são, portanto, importantes para a reconstrução do clima.

p Um método para melhorar nosso conhecimento sobre as nuvens e seu papel na história do clima é agora apresentado por uma equipe de pesquisa internacional da Alemanha, Dinamarca e Suíça. De acordo com eles, a equipe reconstruiu as concentrações de partículas de nucleação de gelo (INP) de núcleos de gelo pela primeira vez. Essas medições podem ser usadas para reconstruir a cobertura de nuvens no futuro.

p "A formação de gelo em nuvens de fase mista é causada principalmente pela formação heterogênea de gelo, isto é, INP são necessários para estimular o congelamento de gotículas de nuvem super-resfriadas. O número e o tipo dessas partículas, portanto, influenciam a precipitação, propriedades de vida e radiação das nuvens. No laboratório, fomos capazes de mostrar que dois tipos de partículas são particularmente adequados para este propósito:poeira mineral do solo, bem como várias partículas biológicas, como bactérias, esporos de fungos ou pólen, "explica o Dr. Frank Stratmann, chefe do Grupo de Trabalho de Nuvens na TROPOS.

p Os núcleos de gelo são frequentemente usados ​​para reconstruir vários parâmetros climáticos, como temperatura, precipitação ou erupções vulcânicas ao longo de milhares de anos. Para o estudo agora publicado, a equipe conseguiu extrair partes de dois núcleos de gelo do Ártico:O núcleo Lomo09 foi perfurado na geleira Lomonosovfonna em Svalbard a uma altitude de 1200 metros em 2009. O núcleo de gelo EUROCORE foi elaboradamente extraído em 1989 do cume do Manto de gelo da Groenlândia a uma altitude de mais de 3.000 metros.

p As amostras congeladas desses núcleos foram enviadas para Leipzig, onde foram examinados para o INP. Pequenas amostras de gelo foram derretidas e a água do derretimento dividida em muitas pequenas gotas de um e 50 microlitros. Essas gotas foram colocadas em duas configurações experimentais, cada um com quase 100 pequenas calhas, e foram então resfriados de maneira controlada. Essas configurações foram usadas anteriormente em outros estudos:O Leipzig Ice Nucleation Array (LINA) e o Ice Nucleation Droplet Array (INDA) são instrumentos nos quais as gotas são resfriadas de maneira controlada. Através de uma janela de vidro, os pesquisadores podem observar em que temperatura quantas gotas congelam. O número de gotas congeladas é então convertido na concentração de partículas de nucleação de gelo. “Em 2015, Os pesquisadores dos EUA derivaram as concentrações atmosféricas de INP da neve e da água da precipitação. O que funciona para a precipitação também deve funcionar para as amostras de gelo, foi a nossa abordagem. E então fomos os primeiros a mostrar que as concentrações históricas de núcleos de gelo também podem ser extraídas dos núcleos de gelo, "diz Markus Hartmann da TROPOS, que realizou as investigações como parte de sua tese de doutorado.

p Isso abre novas possibilidades para pesquisas paleoclimáticas. Desde a década de 1930, inúmeros núcleos de gelo foram extraídos de geleiras em todo o mundo e o clima do passado foi reconstruído. As informações sobre a fase de nuvem (ou seja, se contém gelo ou água líquida) não estava disponível. O estudo de pesquisadores polares e atmosféricos é um primeiro passo nessa direção. Como a equipe não tinha um núcleo de gelo contínuo disponível, ele só conseguiu reconstruir as partículas de nucleação de gelo de anos individuais do período de 1735 a 1989 na Groenlândia e de 1480 a 1949 em Svalbard. Geral, não houve tendência nas partículas de nucleação de gelo ao longo do último meio milênio. "Contudo, o Ártico está aquecendo dramaticamente há cerca de 25 anos. O gelo analisado agora estava formado antes que esse forte aquecimento começasse. Ambas as medições de um núcleo de gelo contínuo e de gelo mais novo seriam, portanto, desejáveis, "acrescenta Markus Hartmann.

p O fato de a humanidade ter causado o aquecimento global por meio de emissões é indiscutível entre os pesquisadores. Contudo, não está claro o quanto as nuvens na atmosfera mudaram como resultado. Os pesquisadores, portanto, também esperam obter informações importantes a partir de investigações sobre as partículas de formação de nucleação de gelo no ar. No outono / inverno de 2016, uma equipe da Universidade de Pequim, TROPOS, a Universidade de Gotemburgo e a Academia Chinesa de Ciências, mediu as concentrações de partículas de nucleação de gelo no ar da capital chinesa, Pequim. Contudo, eles foram incapazes de provar qualquer conexão com o alto nível de poluição do ar lá.

p "Portanto, presumimos que as partículas de nucleação de gelo em Pequim se originam mais de fontes naturais, como tempestades de poeira ou a biosfera, ambos são conhecidos como fontes de partículas de nucleação de gelo, do que de processos de combustão antropogênica, "diz o Dr. Heike Wex da TROPOS. Mas este é um instantâneo de um lugar e a influência indireta do homem não deve ser esquecida:Mudanças no uso da terra ou secas têm impacto na poeira da atmosfera e na biosfera, o que por sua vez pode levar a mudanças nas nuvens. "Para entender melhor os efeitos da humanidade na atmosfera, os pesquisadores da nuvem medem tanto nos pontos críticos de poluição do ar, como as metrópoles de países emergentes, quanto em regiões comparativamente limpas, como as regiões polares.

p Até aqui, relativamente pouco se sabe sobre a quantidade, propriedades e fontes de partículas de nucleação de gelo no Ártico, embora sejam um fator importante na formação de nuvens e, portanto, para o clima lá. Longas séries de tempo com resolução de tempo mensal ou semanal são praticamente inexistentes, mas essencial para investigar os efeitos sazonais. No jornal Química Atmosférica e Física , um jornal de acesso aberto da União Europeia de Geociências (EGU), uma equipe internacional, também liderado pela TROPOS, publicou recentemente uma visão geral das variações sazonais nas concentrações de núcleos de gelo no Ártico. Amostras de quatro estações de pesquisa no Ártico de 2012/2013 e 2015/2016 foram investigadas no Laboratório de Nuvem de Leipzig da TROPOS:Alerta no Canadá, Ny-Ålesund em Spitsbergen (Noruega), Utqiagvik (Barrow) no Alasca (EUA) e Villum (Station Nord) na Groenlândia (Dinamarca).

p "Isso nos dá uma visão geral das variações entre as estações:mais abundantes são as partículas de nucleação de gelo no ar desde o final da primavera até o início do outono, as menores são encontradas no inverno e no início da primavera. Isso influencia como o tipo de cobertura de nuvens no Ártico muda durante o ano e, portanto, a influência das nuvens no aquecimento do Ártico, "explica Heike Wex. Os pesquisadores esperam que os estudos levem a melhores previsões sobre as mudanças climáticas, como os modelos climáticos são atualmente incapazes de refletir adequadamente o aquecimento do Ártico, o que levará a incertezas que vão desde a elevação do nível do mar até mudanças climáticas regionais na Europa.

p Os complexos processos de feedback entre a biosfera e o clima também farão parte da expedição MOSAiC:Em setembro de 2019, o navio quebra-gelo alemão Polarstern, liderado pelo Alfred Wegener Institute (AWI), irá navegar pelo Oceano Ártico por um ano. Fornecido por quebra-gelos e aeronaves adicionais, um total de 600 pessoas de 17 países participarão da expedição MOSAiC. Junto com um parceiro internacional, o AWI é responsável pelas cinco principais áreas de pesquisa:física do gelo marinho e cobertura de neve, processos na atmosfera e no oceano, ciclos biogeoquímicos e o ecossistema ártico. O TROPOS desempenhará um papel de liderança em duas medições centrais:Primeiro, um contêiner de sensoriamento remoto para toda a deriva de gelo irá explorar continuamente o aerossol vertical e distribuição de nuvem usando lidar, radiômetros de radar e microondas. Por outro lado, um balão amarrado medirá a camada limite do Ártico com a maior precisão possível durante uma seção de voo. Ambas as medições permitem mais ou menos a detecção direta da distribuição vertical das partículas de nucleação de gelo. Além disso, A TROPOS investigará novamente a microcamada de superfície do mar e lagoas de fusão, que é provavelmente a principal fonte de partículas de nucleação de gelo no Ártico.

p Desde 2016, o Centro de Pesquisa Colaborativa TR172 "Amplificação do Ártico" da Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) tem investigado as razões pelas quais o Ártico está esquentando muito mais do que o resto da Terra. Além da Universidade de Leipzig, a rede de pesquisa também inclui as universidades de Bremen e Colônia, o Alfred Wegener Institute, o Centro Helmholtz de Pesquisa Polar e Marinha (AWI) e o Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS) em Leipzig. Tilo Arnhold