มหาสมุทรแอนตาร์กติกาทำให้เมฆสว่างขึ้น

การศึกษาช่วยให้เราเข้าใจกระบวนการทางธรรมชาติของการก่อตัวของเมฆได้ดีขึ้น Gerald "Jay" Mace ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์บรรยากาศแห่งมหาวิทยาลัยยูทาห์และผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว "เราสามารถใช้ความรู้นั้นเพื่อพัฒนาความเข้าใจของเราว่าเมฆสะท้อนแสงแดดทั่วโลกได้อย่างไร" Mace กล่าว "นั่นคือกุญแจสำคัญในการทำนายว่าโลกร้อนขึ้นมากน้อยเพียงใดและรูปแบบการเกิดฝนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร" เมฆและละอองลอย ก้อนเมฆที่มีรูปร่างเล็กหรือฟูเหมือนฝัน แท้จริงแล้วเกิดจากหยดน้ำและผลึกน้ำแข็งเท่านั้น ละอองเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อไอน้ำควบแน่นรอบๆ บางสิ่งในบรรยากาศ เช่น อนุภาคละอองลอย เรียกอีกอย่างว่า "นิวเคลียสของการควบแน่นของเมฆ" Mace กล่าวว่า "ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ ปริมาณน้ำที่กลั่นตัวกลายเป็นเมฆจะคงที่" "จำนวนหยดที่ก่อตัวจากไอน้ำในปริมาณคงที่นั้นขึ้นอยู่กับจำนวนของละอองลอยที่มีอยู่" ดังนั้น ในกรณีที่บริเวณหนึ่งของชั้นบรรยากาศมีละอองลอยจำนวนมาก เมฆที่ก่อตัวจะมีนิวเคลียสของการควบแน่นของเมฆจำนวนมาก ความหนาแน่นของละอองเมฆหรือจำนวนหยดต่อปริมาตรของเมฆก็สูงเช่นกัน ความหนาแน่นของหยดน้ำนี้เองที่ Mace และเพื่อนร่วมงาน รวมทั้งนักวิทยาศาสตร์จาก CSIRO Oceans and Atmosphere ในออสเตรเลียและมหาวิทยาลัยแทสเมเนียพยายามศึกษาเมฆในมหาสมุทรใต้ นักวิจัยใช้ข้อมูลจากดาวเทียมตรวจสอบคุณสมบัติของเมฆในมหาสมุทรใต้ในช่วงฤดูร้อนระหว่างปี 2014 ถึง 2019 พวกเขาดูเฉพาะที่พื้นที่ระหว่างมาดากัสการ์และนิวซีแลนด์ซึ่งมีเรือและเครื่องบินวิจัยเดินทางในช่วงฤดูร้อนปี 2560-2561 ข้อมูล "ภาคพื้นดิน" จากภารกิจการวิจัยเหล่านั้นสนับสนุนการสังเกตการณ์ดาวเทียม ในการศึกษาแนวโน้มของเมฆ นักวิจัยทำงานเพื่อหาตำแหน่งที่เมฆได้เดินทางไปก่อนที่จะมาถึง "น่านฟ้า" รอบแอนตาร์กติกา พวกเขาสังเกตเห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเมฆสองชุด เมฆที่มีความหนาแน่นของหยดน้ำค่อนข้างต่ำมีแนวโน้มสูงที่จะอพยพมาจากละติจูดเหนือ ซึ่งเกลือในอากาศจากการพ่นน้ำทะเลเป็นหนึ่งในนิวเคลียสหลักของการควบแน่นของเมฆ แต่เมฆที่มีความหนาแน่นของละอองค่อนข้างสูงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเหนือทวีปแอนตาร์กติกและเคลื่อนผ่านน่านน้ำของมหาสมุทรใต้เท่านั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพื้นที่ต้นกำเนิดของเมฆทั้งสองกลุ่มคือผลผลิตของแพลงก์ตอนในมหาสมุทรใต้ แพลงตอนซึ่งเติบโตอย่างมากมายในน้ำแอนตาร์กติกที่เย็นและอุดมด้วยสารอาหาร จะปล่อยก๊าซซัลเฟตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเมแทบอลิซึมของพวกมัน ในฤดูร้อนที่อากาศค่อนข้างนิ่งของมหาสมุทรใต้ ก๊าซเหล่านั้นสามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาเคมีในชั้นบรรยากาศซึ่งก่อตัวเป็นละอองลอยได้ Mace กล่าวว่า "มหาสมุทรรอบขั้วโลกทั้งหมดมีประสิทธิผลสูงมาก จนมีแหล่งที่มาของละอองลอยจำนวนมหาศาลที่หาทางกลายเป็นละอองเมฆได้" Mace กล่าว "ละอองลอยนี้ยังถูกเคลื่อนย้ายไปทางเหนือ และมหาสมุทรทางตอนใต้ทั้งหมดไปจนถึงกึ่งเขตร้อนจะประสบกับวัฏจักรของฤดูกาลในคุณสมบัติของเมฆ วัฏจักรของฤดูกาลนั้นดูเหมือนจะมีขนาดใหญ่กว่ามากในน่านน้ำรอบทวีปแอนตาร์กติกา ทำให้เมฆมีจำนวนหยดที่สูงกว่ามาก และ จึงสะท้อนแสงแดดได้มากขึ้น" ผลการศึกษาพบว่าค่าการสะท้อนแสงที่เรียกว่าอัลเบโดนั้นสูงกว่าในเมฆในละติจูดใกล้แอนตาร์กติกามากที่สุด ซึ่งอยู่ทางใต้ประมาณ 60°S สูงกว่าเมฆที่ก่อตัวขึ้นทางเหนือมาก ศึกษาอากาศบริสุทธิ์ มหาสมุทรใต้เป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับการศึกษากระบวนการก่อตัวเมฆตามธรรมชาติ เนื่องจากบรรยากาศนี้แยกตัวออกจากส่วนอื่นๆ ของโลกในชั้นบรรยากาศ ซึ่งหมายความว่าปราศจากละอองลอยที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์หรือที่เกิดจากมนุษย์ "ในทางวิทยาศาสตร์ เราแสวงหาการทดลองที่มีการควบคุมซึ่งตัวแปรภายนอกทั้งหมดจะถูกลบออกจากการทดลองเพื่อแยกกระบวนการที่สนใจ" Mace กล่าว "มหาสมุทรใต้เป็นเหมือนการทดลองที่มีการควบคุมซึ่งความแปรปรวนส่วนใหญ่เนื่องจากอิทธิพลของมนุษย์และทวีปจะถูกลบออกจากการทดลอง" มหาสมุทรใต้ยังมีบทบาทสำคัญในสภาพอากาศของโลก ผลผลิตของแพลงก์ตอนช่วยให้มหาสมุทรทางตอนใต้ดึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศและ "แยก" ออกจากห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทร แต่ผลผลิตของมหาสมุทรนั้นเชื่อมโยงกับปริมาณแสงแดดที่น้ำได้รับ ซึ่งเชื่อมโยงกับการสะท้อนแสงของเมฆและความหนาแน่นของละอองของเมฆ เขากล่าวว่าเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรทั่วโลก แต่จะเด่นชัดกว่าในมหาสมุทรใต้เนื่องจากแยกออกจากแหล่งละอองลอยอื่น ๆ "เนื่องจากจำนวนหยดของเมฆขึ้นอยู่กับชีววิทยาที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรตอนบน" Mace กล่าว "เราจึงกลับมาเป็นวงกลม"