Quanto è importante la microbiologia marina per le nuvole nell'alto Artico estivo e quanto è importante questa connessione per il clima nella regione? Questo è un obiettivo chiave di una spedizione di ricerca sul rompighiaccio svedese Oden che si svolgerà quest'estate nell'alto Artico, dove l'Università di Stoccolma assumerà un ruolo di primo piano.

Che il clima artico stia cambiando rapidamente è chiaro a tutti. Infatti, l'Artico si sta riscaldando a un ritmo di quasi il doppio della media globale. Però, la nostra comprensione di ciò che controlla esattamente questo rapido cambiamento climatico e la misura in cui il clima artico continuerà a cambiare in futuro è molto più limitata e una serie di domande chiave rimangono senza risposta. Per esempio, quali sono le conseguenze della drammatica perdita di ghiaccio marino estivo per il clima artico? Il ghiaccio continuerà a scomparire man mano che l'oceano assorbe quantità crescenti di radiazione solare? Oppure le condizioni potrebbero diventare più favorevoli per l'attività biologica e la formazione di nubi associata, con una conseguente riduzione della quantità di radiazione solare in grado di raggiungere la superficie oceanica, possibilmente contrastare lo scioglimento del ghiaccio? Sono domande come queste che motivano una spedizione di ricerca unica nell'alto Artico a bordo del rompighiaccio Oden.

"L'obiettivo è fornire misurazioni uniche che forniranno informazioni dettagliate sui processi di base per la formazione delle nuvole nell'Artico. Questi risultati sono necessari per comprendere il clima artico e la sua sensibilità e risposta ai cambiamenti climatici causati dall'attività umana, "dice Caroline Leck, professore di meteorologia chimica presso il Dipartimento di Meteorologia (MISU). Il professor Leck è il capo scienziato responsabile della spedizione dell'Università di Stoccolma insieme a Patricia Matrai del Bigelow Laboratory for Ocean Science negli Stati Uniti.

Le nuvole svolgono un ruolo vitale nell'Artico poiché influiscono sulla quantità di radiazione solare che raggiunge la superficie. Perché le nuvole si formino, una certa quantità di vento, l'umidità e la temperatura sono necessarie. Però, la formazione di nubi richiede anche la presenza di piccole particelle nell'aria, i cosiddetti aerosol, che fungono da embrioni per le goccioline d'acqua nuvola.

"La nostra attuale comprensione del ruolo che le nuvole svolgono nell'Artico non è sufficiente per capire come influenzano lo scioglimento del ghiaccio marino e un anello mancante chiave è il ruolo che la vita negli oceani gioca nella formazione delle nuvole qui, "dice Caroline Leck. "Certo, una sfida chiave è cercare di sbrogliare queste complesse relazioni in una regione a cui è estremamente difficile accedere - questa è una sfida logistica e tecnica diversa da qualsiasi altra, "dice Caroline Leck.

La spedizione è uno sforzo combinato di Stati Uniti e Svezia che include 40 ricercatori da tutto il mondo. Il 20 luglio la nave rompighiaccio Oden partirà da Helsingborg, nel sud della Svezia, prima di dirigersi verso il Polo Nord. La ricerca principale si svolgerà a circa 90 gradi nord durante un'operazione di deriva del ghiaccio. Qui, Oden sarà parcheggiato vicino a un pesante lastrone di ghiaccio dove andrà alla deriva liberamente per circa cinque settimane in modo che i ricercatori possano raccogliere campioni dall'oceano, il ghiaccio e l'aria.

Tra l'altro, vogliono scoprire come le nuvole sono collegate alla vita microbiologica del mare e del ghiaccio, qualcosa che è particolarmente importante in estate. È in questo periodo che le alghe e i batteri del ghiaccio sono più attivi nelle condutture aperte tra i banchi di ghiaccio. Ma cosa lega il mare al cielo? La chiave per risolvere questo pezzo del puzzle sono le bolle:le bolle che sono presenti nei cavi aperti salgono in superficie dove scoppiano, espellendo nell'atmosfera il materiale presente sulla superficie dell'acqua. Una domanda critica che i ricercatori vogliono risolvere è se questo processo sia un'importante fonte di aerosol nella regione e se possa avere un impatto sulle nuvole soprastanti.

"Nelle piste aperte, si possono osservare le bolle, che scoppiano ed emettono aerosol nell'atmosfera sovrastante. Questo porta ad alcune domande molto importanti che devono ancora essere risolte:quali processi controllano quante bolle raggiungono la superficie dell'acqua e scoppiano? Quante particelle producono queste bolle? Quanto sono grandi queste particelle e da cosa sono composte? Quanto è importante questa fonte di particelle rispetto ad altre fonti di particelle nella regione? Queste particelle giocano un ruolo nella formazione delle nubi di basso livello che si trovano nella regione durante l'estate?" afferma Matt Salter, fisico aerosol presso il Dipartimento di Scienze Ambientali e Chimica Analitica (ACES), chi fa parte della squadra.

Per rispondere a queste domande, il team dispiegherà una camera di aerosol galleggiante nei cavi aperti insieme a una boa progettata per quantificare le bolle nell'acqua. "Essenzialmente implementeremo un serbatoio galleggiante nei cavi aperti in modo che eventuali aerosol che fuoriescono dalla superficie dell'acqua dopo lo scoppio delle bolle vengano intrappolati al suo interno. Posizionando i nostri strumenti sopra il serbatoio saremo in grado di aspirare queste particelle consentendoci di contarli e determinarne la grandezza, "dice Matt Salter.

Al fine di determinare se gli aerosol nell'atmosfera e le nuvole sopra i cavi aperti hanno la loro fonte nell'oceano, il team dispiegherà la strumentazione sull'Oden e su palloncini collegati per campionare le nuvole.

"Come un aspirapolvere, aspireremo sia aerosol che nubi all'interno di un container a bordo di Oden dove utilizzeremo un'ampia suite di strumentazione per studiare le proprietà microfisiche e la composizione chimica degli aerosol e delle goccioline di nubi. Si può dire che riporteremo le nuvole artiche in Svezia, "dice Paul Zieger, fisico atmosferico e assistente professore, ASSI.

I ricercatori dell'Università di Stoccolma sono stati coinvolti in diverse spedizioni nell'Artico negli ultimi anni, ma una spedizione incentrata su aerosol e nuvole non ha avuto luogo dal 2008.

"Poiché la nostra ricerca si concentra sull'uso di attrezzature tecniche avanzate e metodi analitici avanzati che non sono mai stati implementati prima nella regione, la spedizione di quest'estate ci permetterà di fare passi da gigante nella nostra comprensione dei principali cambiamenti che si verificano nell'Artico a causa del cambiamento climatico causato dalle attività umane. A quello scopo, la spedizione garantirà inoltre che la Svezia continui la sua lunga tradizione di ricerca leader a livello mondiale nella regione, "dice Caroline Leck.