Ученым давно известно, что загрязняющие вещества из других регионов могут накапливаться в арктической атмосфере, где они изменяют химический состав атмосферы, поглощают солнечный свет и влияют на местные погодные условия, приводя к локальному потеплению, вызывающему таяние льда и снега. Частицы морской соли доминируют в массовой концентрации аэрозолей, однако механизмы их образования и влияние на климат Арктики остаются неясными.

Ученые-атмосферологи под руководством Цзянь Ванга (Jian Wang), директора Центра аэрозольной науки и инженерии (CASE) и профессора энергетики, экологии и химической инженерии в Школе инженеров Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе, исследовали производство и влияние аэрозолей морской соли на потепление в Арктике. Результаты исследования, опубликованные 4 сентября в журнале Nature Geoscience, свидетельствуют об обильном производстве мелкодисперсного аэрозоля морской соли из снега в центральной части Арктики, что приводит к увеличению концентрации частиц и образованию облаков.

За последние несколько десятилетий ученые определили «арктическую дымку» как основной источник аэрозолей в Арктике зимой и весной. Эта дымка возникает в результате переноса загрязняющих веществ на большие расстояния», — говорит Сянда Гонг, первый автор исследования и бывший постдокторант в лаборатории Ванга. „Однако наше исследование показало, что в центральной Арктике более существенный вклад в общую аэрозольную популяцию вносит местный сдувающийся снег, в котором образуются частицы морской соли“.

Группа Ванга проанализировала данные, собранные Многодисциплинарной дрейфующей обсерваторией по изучению климата Арктики (MOSAiC). Такие наблюдения трудно получить — экспедиция MOSAiC предполагала международное сотрудничество и заморозку ледокола в центральном арктическом ледяном пакете для дрейфа вместе с морским льдом в течение целого года, — но они необходимы для понимания полной картины атмосферных условий в Арктике.

Экспедиция MOSAiC позволила нам наблюдать за тем, как аэрозоли и облака эволюционируют в течение года, и привела к этому открытию», — сказал Ванг.

Частицы морской соли в арктической атмосфере не являются чем-то  удивительным, так как там бушуют океанские волны, которые генерируют аэрозоли морской соли. Но мы ожидаем, что эти частицы из океана будут довольно крупными и не очень обильными. Мы обнаружили частицы морской соли гораздо меньшего размера и в более высокой концентрации, чем ожидалось, когда в условиях сильного ветра шел снег.

В центральной Арктике самые холодные зимние ночи — самые ясные, когда тепло с Земли может беспрепятственно уходить в космос. Однако под уютным облачным покрывалом длинноволновое излучение задерживается и способствует потеплению, поэтому любой процесс, приводящий к образованию облаков и затяжной облачности, также повышает температуру поверхности. Мелкие аэрозольные частицы, в том числе мелкие аэрозоли морской соли, образующиеся при сдувании снега, которые обнаружила группа Ванга, оказываются очень полезными для формирования облаков.

Эти частицы морской соли могут выступать в качестве ядер конденсации облаков, что приводит к их образованию, — сказал Гонг.

Учитывая отсутствие солнечного света в зимне-весенней Арктике, эти облака способны задерживать поверхностное длинноволновое излучение, тем самым значительно нагревая поверхность Арктики.

Хотя ранее ученые не наблюдали этого явления, мелкие аэрозоли морской соли, образующиеся при сдувании снега, всегда были частью арктической климатической системы. Теперь, после подтверждения наблюдений и систематического исследования, которое показало, что частицы морской соли, образующиеся при сдувании снега, составляют около 30% от общего количества аэрозольных частиц, климатические модели могут быть обновлены с учетом влияния этих мелких частиц.

Модели, в которых не учитываются мелкие аэрозоли морской соли, образующиеся при сдувании снега, недооценивают аэрозольную популяцию в Арктике, — сказал Ванг.

Выдувание снега происходит независимо от антропогенного потепления, но нам необходимо включить его в наши модели, чтобы лучше воспроизводить текущую аэрозольную популяцию в Арктике и прогнозировать будущие арктические аэрозольные и климатические условия.