Il fitoplancton dell’Oceano Antartico illumina le nuvole

Ecco come i gas del fitoplancton aiutano a formare nuvole dense che riflettono la luce solare
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Secondo lo studio “Natural marine cloud brightening in the Southern Ocean”, pubblicato su Atmospheric Chemistry and Physics da un team di ricercatori statunitensi e australian, «La brulicante vita nell’Oceano Antartico, che circonda l’Antartide, contribuisce a illuminare le nuvole che vi si formano. Le nuvole sono luminose a causa della loro alta densità di gocce d’acqua, dovuta a loro volta a una catena di processi atmosferici che alla fine si ricollegano alla straordinaria produttività del fitoplancton dell’Oceano Antartico».

Il principale autore dello studio, Gerald “Jay” Mace, del Department of Atmospheric Sciences dell’università dello Utah – Salt Lake City, evidenzia che «Lo studio ci aiuta a comprendere meglio i processi naturali di formazione delle nuvole. Possiamo utilizzare questa conoscenza per migliorare la nostra comprensione di come le nuvole riflettono la luce solare a livello globale. Questo, a sua volta, è la chiave per prevedere quanto si riscalda la terra e come cambiano i modelli di precipitazione».

Le nuvole, con tutta la loro sognante vaporosità o vaporosità sono in realtà fatte solo di gocce d’acqua e cristalli di ghiaccio. Le goccioline si formano quando il vapore acqueo si condensa attorno a qualcosa nell’atmosfera, come una particella di aerosol, chiamata anche “nucleo di condensazione delle nuvole”.

Mace  spiega che «Nella maggior parte delle situazioni, la quantità di acqua disponibile per condensare per diventare una nuvola è fissa. Il numero di goccioline che poi si formano da quella quantità fissa di vapore acqueo dipende dal numero di particelle di aerosol presenti».

Quindi, nei casi in cui una regione dell’atmosfera contiene un numero elevato di aerosol, le nuvole che si formano hanno a disposizione molti nuclei di condensazione delle nuvole. Anche la densità delle goccioline delle nuvole, o il numero di goccioline per volume della nuvola, è elevata. È quella densità di goccioline che Mace e i suoi colleghi, inclusi gli scienziati del CSIRO Oceans and Atmosphere in Australia e dell’Università della Tasmania, hanno cercato di studiare nelle nuvole dell’Oceano Meridionale.

Utilizzando i dati satellitari, i ricercatori hanno esaminato le proprietà delle nuvole nell’Oceano Antartico durante le estati tra il 2014 e il 2019. Hanno esaminato in particolare una regione tra il Madagascar e la Nuova Zelanda dove navi e aerei di ricerca avevano viaggiato nell’estate del 2017-2018. I dati sul “terreno” di quelle missioni di ricerca hanno supportato le osservazioni satellitari.

Nello studio, i ricercatori hanno lavorato per determinare dove avevano viaggiato le nuvole prima di arrivare nello “spazio aereo” intorno all’Antartide e hanno notato «Una differenza significativa tra i due gruppi di nuvole. E’ molto probabile che le nuvole con densità di goccioline relativamente basse siano migrate da latitudini più settentrionali, dove il sale nell’aria dovuto alla spruzzatura dell’acqua dell’oceano è uno dei nuclei primari di condensazione delle nuvole. Ma è più probabile che nubi con densità di goccioline relativamente elevate abbiano avuto origine sul continente antartico e siano passate solo sulle acque dell’Oceano Antartico. La principale differenza tra le aree di origine dei due gruppi di nuvole era la produttività del plancton nell’Oceano Antartico. Il plancton, che cresce in abbondanza nelle fredde acque antartiche ricche di sostanze nutritive, rilascia gas solfati come parte del suo metabolismo. Nell’aria estiva relativamente tranquilla dell’Oceano Antartico, quei gas possono portare a reazioni chimiche atmosferiche che formano aerosol».

Mace ricorda che «L’intero oceano circumpolare è altamente produttivo, quindi c’è un’enorme fonte di aerosol che trova la sua strada per diventare goccioline di nuvole. Questo aerosol viene anche trasportato a nord e l’intero Oceano Meridionale fino alle regioni subtropicali sperimenta un ciclo stagionale nelle proprietà delle nuvole. Quel ciclo stagionale sembra essere molto più ampio nelle acque intorno all’Antartide, facendo sì che le nuvole abbiano un numero di goccioline molto più elevato e, quindi, riflettano maggiormente la luce solare».

Secondo lo studio, «Quella riflettività, chiamata anche albedo, è significativamente più alta nelle nuvole alle latitudini più vicine all’Antartide, a sud di circa 60° S, rispetto alle nuvole che si sono formate più a nord»,

Dato che  è isolato dal punto di vista atmosferico dal resto del mondo e che è praticamente privo di aerosol prodotti da attività antropogeniche o causate dall’uomo, l’Oceano Antartico è un ambiente ideale per studiare i processi naturali di formazione delle nuvole. Mace  aggiunge: «Nella scienza, cerchiamo esperimenti controllati in cui tutte le variabili estranee vengono rimosse da un esperimento per isolare il processo di interesse. L’Oceano Antartico è come un esperimento controllato in cui gran parte della variabilità dovuta all’influenza antropica e continentale viene rimossa dall’esperimento. L’Oceano Antartico svolge anche un ruolo chiave nel clima del pianeta e la produttività del plancton aiuta l’Oceano Antartico a estrarre l’anidride carbonica dall’aria e a “sequestrarla” nella catena alimentare oceanica. Ma la produttività dell’oceano è legata a quanta luce solare ricevono le sue acque, che è legata alla riflettività delle nuvole e alla densità delle goccioline delle nuvole. E’ un processo che si svolge in tutti gli oceani del mondo ma è più pronunciato nell’Oceano Antartico a causa del suo isolamento da altre fonti di aerosol. Poiché il numero di goccioline delle nuvole dipende dalla biologia che vive nell’oceano superiore, torniamo al punto di partenza».

Mace ei suoi colleghi hanno molto altro da imparare nel laboratorio naturale dell’Oceano Antartico, incluso un progetto recentemente annunciato e basato a Kennaook/Cape Grim in Tasmania . E la National Science Foundation ha recentemente assegnato ai ricercatori una sovvenzione di 800.000 dollari  per studiare queste nuvole nei prossimi tre anni.