Ice Nucleating Particles in Arctic Clouds and Their Impact on Climate

Abstract

Prognosane for global oppvarming og den særskild forsterka oppvarminga i Arktis er ømfintlege for korleis klimamodellar representerer fasen til låge skyer. Dette utgjer ei uvisse for modellane. For at is skal dannast i atmosfæren ved temperaturar høgare enn om lag -38°C og utan annan is til stades, er nærværet av visse partiklar naudsynt. Vi kallar desse partiklane for iskjernedannande partiklar (IKP-ar), og dei kan spele ei viktig rolle for fasen til skyene og strålingspåverknaden deira. Kunnskapen om desse IKP-ane er avgrensa, særskild i avsidesliggande område som Arktis. I denne oppgåva har vi gjort observasjonar av IKP-ar som dannar is medan dei er innkapsla i vassdropar, i mars 2021 ved Andenes i Noreg. Vi gjorde målingane samstundes som utbrot av polare luftmassar nådde observasjonsstaden vår, og nytta det heimebygde instrumentet DRoplet Ice Nuclei Counter Oslo. Vi fann ikkje nokon korrelasjon mellom IKP-konsentrasjonane og aerosolar med storleik ≥ 0.5 μm, eller med konsentrasjonen av det totale organiske karbonet i det nærliggande havvatnet. Den sistnemnde storleiken undersøkte vi som representant for ei mogleg kjelde til IKP-ar frå havet. Med grunnlag i karakteren til desse IKP-ane, laga vi ei ny parameterisering for innkapsla IKP-ar i Arktis som berre var bunden av temperatur, og implementerte ho i klimamodellen Norwegian Earth System Model. Denne implementeringa førte til ei gjennomsnittleg auking i vatninnhaldet i skyene i heile luftkolonnen på 9.2 g/m² i Arktis i noverande klima. Ho førte òg til at delen med underkjølt vatn for kvar isoterm i skyene betra seg, samanlikna med verdsromobservasjonar frå CALIOP-LiDAR-en. Vi fann at denne endringa i vatninnhaldet i skyene kunne forklare mykje av den gjennomsnittlege aukinga i den samanlagte strålingspåverknaden til skyene ved jordoverflata på 2 W/m² i simuleringa. Denne aukinga førte til ei gjennomsnittleg temperaturauking ved overflata på minst 0.3°C i Arktis, med eit høgdepunkt på 0.7°C på hausten (nordleg halvkule). Desse funna gjev grunn til å tru at IKP-ar kan ha ein monaleg påverknad på skyer og stråling i Arktis, og at meir forsking på IKP-ar er viktig for å vite kva rolle dei kjem til å spele i eit klima i endring.