Ogni giorno la nostra atmosfera deve trovare un modo per ripulirsi dall'aria, inquinamento del mare e del suolo che ci buttiamo.

Così, per studiare come funziona questo processo di pulizia, la dottoressa Robyn Schofield dell'Università di Melbourne sta navigando attraverso l'ambiente incontaminato dell'Oceano Antartico verso il nostro continente più incontaminato, Antartide:un ambiente con la minor quantità di inquinamento del pianeta.

Ma uno studio dettagliato in questa parte del mondo non è fattibile senza un laboratorio pienamente funzionante. Così, a bordo della nave con il dottor Schofield è un'esperienza unica, mobile, chimica dell'aria, laboratorio di container, noto come AIRBOX o la struttura di ricerca integrata atmosferica per i confini e gli esperimenti ossidativi.

Questo laboratorio su misura è piccolo, solo 2,5 per 2,5 per 3 metri. Ma all'interno di quello spazio ha nove strumenti progettati per effettuare un monitoraggio atmosferico completo, effettuando misurazioni nei luoghi più remoti.

Per questo viaggio, il team di ricerca ha anche aggiunto altri otto strumenti ospiti che misurano la chimica atmosferica, gas e aerosol nell'Oceano Antartico.

AIRBOX, un clandestino clandestino, quest'estate viaggerà sulla nave rompighiaccio RSV Aurora Australis in quattro viaggi, come parte del Programma Antartico Australiano.

Con due spedizioni su ciascuno dei viaggi, La dottoressa Schofield ei suoi colleghi misureranno la stagione estiva mentre tutte le stazioni antartiche saranno rifornite.

E c'è un elenco di esperti diretti a sud per tutta l'estate dell'emisfero australe.

Dott.ssa Branka Miljevic, dalla Queensland University of Technology (QUT), e Jared Lewis, dell'Università di Melbourne, sono appena tornati dal rifornimento della stazione Davis, una delle tre basi permanenti e avamposti di ricerca in Antartide gestiti dalla Australian Antarctic Division.

Il Dr. Dagmar Kürbistin e il Dr. Schofield dell'Università di Woollongong sono partiti all'inizio di dicembre per rifornire la stazione di Casey nelle Isole Windmill, appena fuori dal Circolo Antartico.

Saranno seguiti dal signor Joel Ahroe, di QUT, e Imogen Wadlow, dell'Università di Melbourne, che rifornirà Davis e Mawson nel territorio antartico australiano.

E infine, Il dottor Alan Griffiths dell'Australian Nuclear Science and Technology Organization e la professoressa associata Helen (Clare) Murphy dell'Università di Wollongong riforniranno Macquarie Island.

Una delle aree su cui si sta concentrando la ricerca sono le nuvole.

IL CICLO DI VITA DI UNA NUVOLA

La generazione delle nuvole, a partire da un aerosol e terminando con la pioggia, è una parte importante dell'autopulizia della nostra atmosfera. Però, i ricercatori vogliono saperne di più sul processo e capire come mantenere al meglio il sistema in funzione nel nostro clima di riscaldamento.

"Le nuvole sono molto importanti, oltre a bellissimi fenomeni meteorologici, " dice il dottor Schofield.

"Ombreggiando e raffreddando la superficie terrestre, la copertura nuvolosa gioca un ruolo diretto nei tassi di cambiamento climatico globale", spiega il dottor Schofield, con sede presso la School of Earth Sciences dell'Università di Melbourne e ricercatore associato dell'ARC Center of Excellence for Climate Extremes.

Le nuvole sono "seminate" da minuscole particelle nell'aria chiamate aerosol. Queste particelle possono includere polvere, fuliggine e sale, alcuni dei quali sono particolarmente importanti per fornire nutrienti agli oceani.

Il vapore acqueo si attacca alle particelle di aerosol, condensandosi in una goccia di nuvola che viene tenuta in alto dalla circolazione dell'aria e poi cresce fino a formare una nuvola, poi quando sarà abbastanza grande pioverà. E il ciclo ricomincia.

Basso, le nuvole poco profonde sono per lo più fatte di goccioline d'acqua di varie dimensioni. Magro, le nuvole di livello superiore o cirri sono fatte di minuscole particelle di ghiaccio. E le nuvole temporalesche profonde possono contenere sia liquido che ghiaccio sotto forma di nuvole e gocce di pioggia, nuvola di ghiaccio, neve e grandine.

"Le concentrazioni di aerosol nell'oceano meridionale e nell'atmosfera antartica differiscono da qualsiasi altra parte della Terra. La loro misurazione è di grande interesse per la comunità internazionale di modellisti del clima e per il clima australiano più in generale, " dice il dottor Schofield.

NUVOLE E CLIMA

Il progetto AIRBOX mira a capire meglio da dove provengono gli aerosol che stanno influenzando le nuvole e come sono fatti.

"La nostra capacità di prevedere i futuri cambiamenti climatici sarà aiutata dal miglioramento della nostra comprensione degli aerosol, '' dice il dottor Schofield.

"Per esempio, l'aerosol di solfato raffredda il clima riflettendo direttamente la luce solare ed essendo molto efficace nel seminare le nuvole, che riflettono anche la luce solare e portano ad un raffreddamento superficiale. Le emissioni di gas di anidride solforosa nell'atmosfera da combustibili fossili e industriali sono la fonte primaria di particelle di solfato.

"Al contrario, aerosol di carbone nero, che può provenire da incendi, assorbono le radiazioni e possono portare al riscaldamento atmosferico e superficiale."

L'AIRBOX contiene diversi strumenti in grado di caratterizzare gli aerosol, incluso uno che utilizza un laser per misurare aerosol e nuvole fino a 10 chilometri di distanza, così come i gas che sono importanti nel controllo dei processi di formazione di aerosol come l'ozono.

Inoltre, questo può anche aiutare a misurare i gas serra come l'anidride carbonica, protossido di azoto e metano, così come i flussi di calore e acqua.

Questi strumenti misurano anche le proprietà dell'aerosol, comprese le concentrazioni e le dimensioni del particolato come la polvere negli aerosol, e i tipi di particolato che contribuiscono alla formazione di aerosol.

"Le concentrazioni di aerosol nell'Oceano Antartico sono inaspettatamente elevate in primavera, mentre le misurazioni estive indicano concentrazioni più basse rispetto a più a nord, quindi stiamo anche osservando i cambiamenti stagionali nella semina delle nuvole, " dice il dottor Schofield.

Chiunque sia mai stato su una barca saprà che le onde sono anche una delle principali fonti di acqua nell'atmosfera, compresi gli spruzzi del mare, un altro tipo di aerosol.

IL 'CANARIO IN MINIERA'

L'obiettivo dell'AIRBOX è raccogliere quanti più dati possibili da quante più aree possibile su questi viaggi di rifornimento.

Il Dr. Schofield ha un particolare interesse per il mercurio; l'inquinante di metalli pesanti che viene rilasciato nell'ambiente attraverso cose come le eruzioni vulcaniche e rilasciato nuovamente dalla vegetazione durante gli incendi boschivi. Viene anche rilasciato nell'atmosfera a causa dell'attività umana, come la fusione dell'oro e la combustione di combustibili fossili.

Una squadra, guidato dal Dr. John Moreau e dal Dr. Caitlin Gionfriddo anche con la School of Earth Sciences dell'Università di Melbourne, stabilito che quando il mercurio si deposita sul ghiaccio antartico, i batteri del ghiaccio marino possono trasformare il mercurio in metilmercurio, una forma più tossica che può contaminare l'ambiente marino, compresi pesci e uccelli.

Poi c'è quello che può dirci lo stesso Oceano Antartico.

Il Dr. Schofield sta collaborando con la School of Engineering dell'Università di Melbourne, tra cui il Professore Associato Alessandro Tofoli, per misurare lo stato del mare con le telecamere a bordo dell'Aurora Australis. Professor Jason Monty, anche dalla Melbourne School of Engineering, sta lavorando con il team AIRBOX per caratterizzare lo scambio di calore e acqua dell'oceano.

Le informazioni raccolte dall'Antartica potrebbero aiutarci a capire il clima di riscaldamento del nostro mondo.

"Pensiamo all'Oceano Antartico come a un 'canarino nella miniera', " dice il dottor Scholfield. "Se possiamo capire di più su cosa sta succedendo nel nostro ambiente più puro, avremo una migliore comprensione di come mantenere la capacità dell'atmosfera di autopulirsi".