Meeresbewohner Machen Hellere Wolken, Um Die Erde Zu Kühlen

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Grüne flecken von kleinen lebewesen im ozean sind für die hälfte der wolkentröpfchen verantwortlich, die im sommer den südlichen ozean bedecken. Die verbindung zwischen den lebewesen und den wolken liefert den nötigen einblick, um die auswirkungen des klimawandels vorherzusagen

Grüne Flecken von kleinen Lebewesen im Ozean sind für die Hälfte der Wolkentröpfchen verantwortlich, die im Sommer den Südlichen Ozean bedecken, wie eine neue Studie zeigt. Diese Verbindung zwischen den Lebewesen und den Wolken liefert die nötigen Erkenntnisse, um die Auswirkungen des Klimawandels vorherzusagen, sagen die Forscher.

Das marine Phytoplankton, winzige Organismen, die auf Licht angewachsen sind, um zu wachsen und sich im Meer auszubreiten, beeinflusst, wie Wolken Tröpfchen ansammeln. Die Forscher fanden heraus, dass sich die Anzahl der Tröpfchen über dem Südlichen Ozean während der Sommermonate fast verdoppelt, weil das sonnenliebende Plankton dann reichlicher ist. Wolken mit mehr Tröpfchen sind heller und können mehr Sonnenlicht reflektieren, so dass die Sonnenstrahlung nicht auf die Erde gelangt.

Weiße, flauschige Wolkenkissen am Himmel sind mehr als nur Bilder - die winzigen Wassertröpfchen in jeder Wolke sind starke Sonnenlichtablenker, die die Wärme ablenken können, bevor sie in die Erdatmosphäre eindringt. Die hellsten Wolken haben die meisten Wassertröpfchen, aber der Überfluss an Wassertröpfchen kann von der Unterwasserwelt abhängen, die mikroskopisch kleine Partikel (Aerosole) emittiert, die durch die Atmosphäre schweben, Wassertröpfchen sammeln und sich zu Wolken zusammenfügen. [Bildergalerie: Neugierige Wolken]

Das Verständnis der Verbindung zwischen dem Leben im Meer und der Bildung von Wolkentröpfchen ist ein wesentlicher Bestandteil der Vorhersagen zum Klimawandel. "Wir müssen wissen, ob wir bereits gesättigt sind in Bezug auf Aerosole, die Wolken beeinflussen und sie heller machen", sagte Daniel McCoy, einer der Hauptautoren der Studie und Doktorand in Atmosphärenwissenschaften an der University of Washington in Seattle. Wenn sich die Wolken in mehr Tröpfchen quetschen können, ist es jedoch möglich, die Wolken aus künstlichen Aerosolen "heller zu drücken".

Das Bestimmen der genauen Quelle von Aerosolen, die aus nichtmenschlichen und menschlichen Aktivitäten resultieren, ist eine heikle Angelegenheit, denn sobald Aerosole die Erdoberfläche verlassen und in die Atmosphäre gelangen, bleibt nur noch wenig Identifikation, um sie an bestimmte Quellen zu binden.

Die Studie verwendete empfindliche Satellitenwerkzeuge und Modellierungsprogramme, um die Arten und Mengen von Aerosolen zu bestimmen, die über den südlichen Ozean ausgestoßen wurden und die Region von Südbrasilien bis hin zu Feuerland, eine Inselgruppe an der südlichsten Spitze Südamerikas, abdeckten. Der südliche Ozean ist nahezu völlig frei von menschlichem Einfluss. Daher ist er ein ideales Labor, um die natürlichen Prozesse zu untersuchen, die Aerosole bilden. Dies hilft Forschern, die Wirkung von vom Menschen verursachten (oder anthropogenen) Aerosolen besser zu verstehen.

Marine Aerosole

Die Forscher verwendeten Satelliten, um Wolken über dem Südpolarmeer zu untersuchen, und maßen die Konzentration der Wolkentröpfchen pro Wolke. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass Teile des südlichen Ozeans, die mit grünem Phytoplankton angereichert waren, den Standorten von Wolken mit vielen Wassertröpfchen entsprachen, sagte McCoy. Das Phytoplankton erhält seine grüne Farbe durch das chemische Chlorophyll, wodurch die Organismen Sonnenlicht absorbieren können.

Da die Aerosole im Weltraum nur schwer zu unterscheiden sind, verwendeten die Forscher Modelle, die die Verbindung von Dimethylsulfid nachverfolgten, die vom Phytoplankton freigesetzt wird und in der Atmosphäre zu einem Sulfat-Aerosol wird. Sie entwarfen auch ein Modell, das Simulationen des Prozesses beinhaltete, durch den Salzwasser, das als "Seespray" bekannt ist, mit organischer Substanz angereichert wird, die von Phytoplankton (im Wesentlichen Phytoplanktonkot) produziert wird.

Nicht alle Aerosole ziehen Wassertröpfchen an, sagte Susannah Burrows, die andere Hauptautorin der Studie und Klimawissenschaftlerin am Pacific Northwest National Laboratory der Energiebehörde. Obwohl die meisten Aerosole von den gleichen atmosphärischen Zirkulationsmustern getragen werden, bestimmen ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften, ob sie zu "Wolkenkondensationskernen" werden. Dies sind die Punkte, um die sich Tröpfchen bilden, bevor sie zu Tröpfchen werden.

Kleinere Aerosole könnten es schwerer haben, Wassertröpfchen anzuziehen als größere, sagte Burrows. Die Löslichkeit spielt auch eine Rolle bei der Bestimmung, wie leicht das Aerosol Wasserdampf aus der Atmosphäre aufnehmen kann. Meersalz ist sehr löslich und "saugt gern Wasserdampf aus der Atmosphäre auf, so dass organische Partikel weniger wirksame Wolkenkondensationskerne sind als Salz", sagte Burrows gegenüber WordsSideKick.com.

Die Forscher fanden heraus, dass sie die beobachtete Konzentration von Wolkentröpfchen mit ihrem Modell vorhersagen konnten. Die Ergebnisse seien "im Klimabezug interessant, da die Menge an Sonnenlicht, die von diesen Wolken reflektiert wird, zum Teil von der Anzahl der Wolkentröpfchen bestimmt wird", sagte McCoy gegenüber WordsSideKick.com.

Die Wissenschaftler berechneten die von den Wolken reflektierte Lichtmenge und stellten fest, dass "die Wolkentröpfchen im Jahresverlauf um 60 Prozent zunahmen und sich im Sommer verdoppelten, wenn das Phytoplankton am aktivsten ist, was sich in 4 Watt pro Sekunde niederschlägt. Meter pro Quadratmeter an reflektiertem Sonnenlicht und 10 Watt pro Quadratmeter während des Sommers ", sagte McCoy. [Top 10 überraschende Ergebnisse der globalen Erwärmung]

Herkunft des Aerosols

Aerosole sind nicht nur auf das Leben im Meer zurückzuführen, sondern auch auf vulkanische Emissionen, Wüstenstaub und vom Menschen verursachte Verschmutzung. Aerosole können je nach Zusammensetzung und Farbe Licht reflektieren oder absorbieren.Viele Aerosole sind eine Mischung aus festen und flüssigen Phasen und werden entweder als Aerosole hergestellt oder beginnen als andere Verbindung, die auf Gase in der Atmosphäre reagiert und zu einem Aerosol wird. Normalerweise reflektieren hell gefärbte oder durchscheinende Partikel Strahlung und dunklere Aerosole absorbieren Licht gemäß der NASA.

Vulkanausbrüche werden von Schwefeldioxidgas begleitet, das sich in der Atmosphäre in Sulfat-Aerosole verwandelt und die globalen Temperaturen vorübergehend senken kann. Sulfat-Aerosole aus dem Ausbruch des Mount Pinatubo im Jahr 1991 auf den Philippinen verbreiteten sich in der gesamten Atmosphäre, reflektierten Sonnenlicht und kühlten die Erde ab.

Die meisten Sulfat-Aerosole steigen in der nördlichen Hemisphäre infolge industrieller Aktivitäten wie der Verbrennung von Kohle an. Diese winzigen Teilchen neigen dazu, sich nur etwa drei bis fünf Tage in der Atmosphäre aufzuhalten.

Phytoplankton - die winzigen grünen Algen an der Oberfläche des Ozeans - produzieren Luftgase und organische Stoffe, die Meeresaerosole bilden. Während des Sommers, wenn Phytoplankton das zusätzliche Sonnenlicht nutzt, um sich zu vermehren, nimmt der Wind Wasser auf und gibt es als Sprühwasser in die Atmosphäre ab. Dieses angereicherte Salzwasser verbessert die Fähigkeit der Seespray-Aerosole, Wassertröpfchen anzuziehen, die schließlich zu Wolkentröpfchen kondensieren, sagte McCoy.

Der südliche Ozean

Die Forscher entschieden sich dafür, sich auf den weniger verschmutzten Südlichen Ozean zu konzentrieren, um den Einfluss von durch den Menschen verursachten Aerosolen zu beseitigen, sagte Burrows. Es gibt natürliche, marine Aerosole im Nordatlantik. "Es gibt jedoch viele lästige Kontinente und Menschen, die es schwierig machen, diese Studien durchzuführen", sagte McCoy.

Durch den Fokus auf den Südlichen Ozean konnten die Forscher die Windgeschwindigkeit, die Oberflächentemperatur des Meeres und andere Variablen, die die Konzentration von Wolken beeinflussen könnten, ausschließen. Nur marine Aerosole könnten saisonale und geographische Muster im Südpolarmeer erklären, sagte Burrows.

"Ich denke, das große, wichtige Klima, das daraus resultiert, ist, dass wir auf eine von oben nach unten beobachtende Weise verstehen, was die Wechselwirkung zwischen Phytoplankton und Wolkeneigenschaften ist", sagte McCoy.

Die Untersuchung der Beziehung zwischen dem Leben im Ozean und den Wolken über dem Südpolarmeer könnte Forschern dabei helfen, ähnliche Prozesse in anderen Teilen der Welt besser zu verstehen, einschließlich Orten, an denen menschliche Aktivitäten einen größeren Faktor darstellen, so die Forscher.

Die Studie "hilft uns, eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, welche Faktoren die Klimaveränderungen einbeziehen sollten", sagte McCoy.

Die Forschung wurde am 17. Juli in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Elizabeth Goldbaum ist eingeschaltet Twitter. Folgen Sie WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel zu WordsSideKick.com


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