Το κλίμα της Γης μεταβάλλεται ραγδαία, με τις πιο δραματικές αλλαγές να συμβαίνουν στις πολικές περιοχές. Μια ομάδα ερευνητών από το Penn State εξέτασε προσεκτικά την ατμόσφαιρα της Αρκτικής και αποκάλυψε ένα σύνθετο σύνολο χημικών διεργασιών που επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο αλλάζει η περιοχή.
Τα στοιχεία της έρευνας
Για να διεξάγουν τη μελέτη, οι επιστήμονες βασίστηκαν σε δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια μιας δίμηνης εκστρατείας πεδίου που συνδύαζε μετρήσεις από δύο ερευνητικά αεροσκάφη με παρατηρήσεις που έγιναν στο έδαφος. Αυτή η προσπάθεια τους επέτρεψε να συγκρίνουν την ατμοσφαιρική χημεία σε δύο τοποθεσίες της Αρκτικής και στο μεγαλύτερο πετρελαϊκό κοίτασμα στη Βόρεια Αμερική με κοντινές, λιγότερο διαταραγμένες περιοχές.
Από αυτή την εργασία, οι ερευνητές εντόπισαν τρία σημαντικά ευρήματα. Προσδιόρισαν ότι τα κενά στον θαλάσσιο πάγο, γνωστά ως μόλυβδοι, παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της ατμοσφαιρικής χημείας και της ανάπτυξης νεφών. Διαπίστωσαν επίσης ότι οι εκπομπές από την εξόρυξη πετρελαίου αλλάζουν σημαντικά τη χημική σύνθεση του περιβάλλοντος αέρα. Μαζί, αυτές οι επιρροές δημιουργούν διαδικασίες ανατροφοδότησης που επιταχύνουν την απώλεια θαλάσσιου πάγου και εντείνουν την θέρμανση σε όλη την Αρκτική.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Bulletin of the American Meteorological Society.
Κατανόηση της Χημείας της Αρκτικής μέσω του CHACHA
Η έρευνα διεξήχθη στο πλαίσιο μιας ευρύτερης συνεργασίας γνωστής ως Χημεία στην Αρκτική: Σύννεφα, Αλογόνα και Αερολύματα, ή CHACHA.
Αυτό το πολυθεματικό έργο, με επικεφαλής πέντε ερευνητικούς οργανισμούς, επικεντρώνεται στο πώς εξελίσσονται οι χημικές αντιδράσεις καθώς ο αέρας κοντά στην επιφάνεια ανεβαίνει στην κατώτερη ατμόσφαιρα. Αυτές οι αλλαγές οδηγούν σε αλληλεπιδράσεις μεταξύ υγρασίας, νεφών χαμηλού επιπέδου και ρύπων που είναι κρίσιμες για την κατανόηση της συμπεριφοράς του αρκτικού κλίματος.
«Αυτή η εκστρατεία πεδίου αποτελεί μια άνευ προηγουμένου ευκαιρία για να διερευνηθούν οι χημικές αλλαγές στο οριακό στρώμα - το ατμοσφαιρικό στρώμα που βρίσκεται πλησιέστερα στην επιφάνεια του πλανήτη - και να κατανοηθεί πώς η ανθρώπινη επιρροή μεταβάλλει το κλίμα σε αυτή τη σημαντική περιοχή», δήλωσε ο Jose D. Fuentes, καθηγητής μετεωρολογίας στο Τμήμα Μετεωρολογίας και Ατμοσφαιρικής Επιστήμης και αντίστοιχος συγγραφέας της εργασίας.
Για να μελετήσουν τη χημεία του οριακού στρώματος της Αρκτικής, οι ερευνητές έλαβαν δείγματα αέρα πάνω από χιονισμένο και πρόσφατα παγωμένο θαλάσσιο πάγο στις θάλασσες Beaufort και Chukchi, πάνω από ανοιχτές γραμμές και σε όλη την χιονισμένη τούνδρα της Βόρειας Πλαγιάς της Αλάσκας, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής εξόρυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου κοντά στον κόλπο Prudhoe. Η εκστρατεία διεξήχθη από το Utqiaġvik της Αλάσκας, μεταξύ 21 Φεβρουαρίου και 16 Απριλίου 2022, λίγο μετά την πολική ανατολή του ηλίου - μια περίοδο συνεχούς ηλιακού φωτός μετά από δύο μήνες σκότους - όταν οι αυξημένες ακτίνες UV εντείνουν τις χημικές αλλαγές στην επιφάνεια και στην κατώτερη ατμόσφαιρα.
Μόλυβδοι Θαλάσσιου Πάγου και Ατμοσφαιρικές Αναδράσεις
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μόλυβδοι - πλάτους από λίγα πόδια έως μερικά μίλια - δημιούργησαν έντονα σύννεφα μεταφοράς και σχηματισμούς νεφών, ενώ παράλληλα απελευθέρωσαν δυνητικά επιβλαβή μόρια, ρύπους αερολυμάτων και υδρατμούς - όλα αυτά που μπορούν να συμβάλουν στην υπερθέρμανση του κλίματος - εκατοντάδες πόδια στην ατμόσφαιρα. Αυτές οι διεργασίες επιτάχυναν την απώλεια θαλάσσιου πάγου επιβάλλοντας ακόμη μεγαλύτερη μεταφορά και σχηματισμό νεφών, η οποία αύξησε τη μεταφορά υγρασίας και θερμότητας και οδήγησε στο σχηματισμό ακόμη περισσότερων μόλυβδων, δήλωσε ο Fuentes.
Η ομάδα εντόπισε έναν άλλο βρόχο αναδράσης στην ξηρά, με χημικές ουσίες που βρέθηκαν στα αλατούχα χιονοστρώματα κατά μήκος της ακτής να αντιδρούν με τις εκπομπές από το πετρελαιοπηγείο. Κατά τη διάρκεια της εκστρατείας CHACHA, οι ερευνητές παρατήρησαν συγκεκριμένα την παραγωγή βρωμίου κατά μήκος των αλατούχων χιονοστρωμάτων - ένα φαινόμενο μοναδικό στις πολικές περιοχές.
Αυτά τα μόρια βρωμίου εξάντλησαν γρήγορα το όζον στο οριακό στρώμα, δημιουργώντας έναν άλλο βρόχο ανάδρασης που επιτρέπει σε περισσότερες από τις ακτίνες του ήλιου να φτάσουν στην επιφάνεια, θερμαίνοντας τα χιονοσκέπαστα και απελευθερώνοντας περισσότερο βρώμιο.
Βιομηχανικές Εκπομπές σε μια Παρθένα Περιοχή
Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της εκστρατείας πεδίου, οι ερευνητές διαπίστωσαν τεράστιες αλλαγές στο οριακό στρώμα πάνω από τα πετρελαιοπηγεία του κόλπου Prudhoe. Οι ροές αερίων από την περιοχή εξόρυξης αντέδρασαν στην κατώτερη ατμόσφαιρα, οξινίζοντας την αέρια μάζα και παράγοντας επιβλαβείς ουσίες και νέφος, δήλωσε ο Fuentes. Διαπίστωσαν επίσης ότι τα αλογόνα αντιδρούν με τις ροές των πετρελαιοπηγών για να δημιουργήσουν ελεύθερες ρίζες, οι οποίες στη συνέχεια σχηματίζουν πιο σταθερές ουσίες που μπορούν να ταξιδέψουν σε μεγάλες αποστάσεις. Ο Fuentes είπε ότι αυτές οι ουσίες μπορούν να συμβάλουν σε περιφερειακές περιβαλλοντικές αλλαγές.
Ο Fuentes είπε ότι οι ερευνητές του CHACHA διερευνούν τώρα πώς αυτές οι αντιδράσεις επηρεάζουν το ευρύτερο περιβάλλον της Αρκτικής, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού νεφών αιθαλομίχλης που, παρά το γεγονός ότι συμβαίνουν σε μια κατά τα άλλα παρθένα περιοχή, φτάνουν σε επίπεδα ρύπανσης συγκρίσιμα με αυτά που βρίσκονται σε μεγάλες αστικές περιοχές όπως το Λος Άντζελες. Για παράδειγμα, τα επίπεδα διοξειδίου του αζώτου έφτασαν περίπου τα 60-70 μέρη ανά δισεκατομμύριο, επίπεδα που σχετίζονται με τα επιβλαβή αέρια που ευθύνονται για το αστικό νέφος.
Τα επόμενα βήματα, ανέφεραν οι ερευνητές, περιλαμβάνουν τη δημιουργία συνόλων δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι αριθμητικοί μοντελιστές για να κατανοήσουν καλύτερα πώς μπορεί να εξελιχθεί το παγκόσμιο κλίμα ως αποτέλεσμα αυτών των τοπικών παραγόντων στην Αρκτική.
www.worldenergynews.gr
