Ученые нашли важную причину таяния арктических льдов

Ученые из международного климатического проекта CLOUD выяснили, что одна из причин быстрого таяния арктических льдов — образование йодсодержащих облаков над Северным Ледовитым океаном. Ядрами конденсации для их образования служат частицы йода, выделяющегося из морской воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Низкие сплошные облака над Арктикой и Антарктикой способствуют потеплению этих регионов, блокируя отвод длинноволнового тепла от поверхности Земли.

Все облака в атмосфере Земли образованы аэрозолями, возникающими, когда к взвешенным в воздухе частицам прикрепляется водяной пар. Для образования облаков не имеет решающего значения, из чего состоят аэрозольные частицы — из пыли, кристаллов соли, молекул, выделяемых растениями, или продуктов человеческой деятельности типа сажи — важнее всего их размер: частицы аэрозоля становятся ядрами конденсации водяных капель при размере от 70 нанометров и выше.

Исследователи из консорциума CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets), в который входят 21 научный институт, изучают, как как новые частицы аэрозоля образуются из газов-прекурсоров и продолжают расти в атмосфере.

Авторы обнаружили, что, помимо кристаллов соли, образующихся из морских брызг, и соединений серы типа диметилсульфида, выделяемого фитопланктоном, важную роль в образовании атмосферных аэрозолей играют соединения йода.

По мере того, как площадь морских льдов в Арктике сокращается, а поверхность открытой воды увеличивается, из моря поднимается все больше йодсодержащих паров. Каждый литр морской воды содержит 0,05 миллиграмма йода, и когда он попадает в атмосферу, под воздействием солнечного света и озона там образуются йодные кислоты.

При этом возникает петля положительной обратной связи: ускоренное образование йодных частиц приводит к большему количеству облаков, которые, в свою очередь, способствуют более быстрому таянию льда.

Для того, чтобы понять, как образуются аэрозольные частицы из йодсодержащих паров, ученые сконструировали в Европейском Центре ядерных исследований CERN в Женеве специальную экспериментальную камеру CLOUD, в которой воспроизвели атмосферные условия средних и арктических широт, включая космические лучи, моделируемые пучком элементарных частиц.

Результаты показали, что образование аэрозольных частиц на основе йодной кислоты происходит очень быстро — намного быстрее, чем частиц серной кислоты или аммиака в аналогичных условиях. Дополнительно образованию частиц способствуют ионы космических лучей. Для превращения молекулярного йода в йодсодержащие кислоты необходимо даже не УФ-излучение, а лишь небольшой дневной свет, считаю ученые. По такой схеме могут быстро образовываться очень большие количества аэрозоля.

"Аэрозоли йода образуются быстрее, чем почти все другие известные нам типы аэрозолей. Если добавляются ионы, произведенные космическими лучами, каждое столкновение приводит к росту молекулярных кластеров", — приводятся в пресс-релизе Университета Гёте во Франкфурте-на-Майне слова одного из авторов исследования профессора Иоахима Куртиуса (Joachim Curtius).

В связи с тем, что глобальные выбросы йода за последние 70 лет утроились, авторы опасаются взаимного усиления таяния морского льда и образования облаков, что может ускорить потепление Арктики и Антарктики.

"Возможно, уже запущен порочный круг: таяние паковых льдов увеличивает площадь водной поверхности, и в атмосферу попадает больше йода. Это приводит к увеличению количества аэрозольных частиц, которые образуют облака, которые еще больше нагревают полюса", — объясняет Куртиус.

Ученые надеются, что выявленный ими механизм станет частью климатических моделей.