Nieuwe vluchten vullen gat van 20 jaar in onderzoek naar Antarctische wolken

Antarctische wolken zijn in 20 jaar niet onderzocht met vergelijkbare aerosolmetingen vanuit vliegtuigen, omdat eerdere onderzoekscampagnes beperkt bleven tot kustgebieden, waardoor het uitgestrekte binnenland van het Antarctische Plateau ongeobserveerd bleef. Dit gat in de gegevens van twee decennia heeft de ontwikkeling van nauwkeurige AGI (Atmosferische Globale Indicatoren) gehinderd, die worden gebruikt om het klimaat op aarde te modelleren. De recente SANAT-vliegcampagne heeft deze leegte eindelijk overbrugd door gebruik te maken van het Polar 6-onderzoeksvliegtuig om de eerste aerosolgegevens op grote hoogte diep in het binnenland van het continent te verzamelen.

Waarom zijn Antarctische wolken in 20 jaar niet bestudeerd?

Antarctische wolken hebben gedurende twee decennia een gebrek gehad aan uitgebreid onderzoek vanuit de lucht, voornamelijk vanwege de extreme logistieke moeilijkheden bij het opereren van vliegtuigen in het diepe binnenland en een historische wetenschappelijke focus op de verspreiding van aerosolen aan de kust. De SANAT-campagne, een samenwerking tussen het Alfred Wegener Institute (AWI), TROPOS en het Max Planck Institute for Chemistry, is de eerste missie waarbij moderne sensoren voorbij de 80ste breedtegraad zuidwaarts zijn ingezet.

Het eerdere gebrek aan gegevens zorgde voor aanzienlijke onzekerheden in de manier waarop we AGI en andere klimaatstatistieken interpreteren. Volgens Dr. Frank Stratmann van het Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) vonden de laatste vergelijkbare metingen plaats in een totaal ander technologisch tijdperk. Door diep in het Antarctische Plateau te vliegen, is het team verder gegaan dan de "kustbias" van de afgelopen decennia om te begrijpen hoe deeltjes zich gedragen boven de enorme, hooggelegen ijskappen die het hart van het continent vormen.

Om deze uitdagingen te overwinnen, maakte het onderzoeksteam gebruik van de Polar 6, een gespecialiseerd vliegend laboratorium. Dit vliegtuig stelt wetenschappers in staat om regio's te verkennen die anders ontoegankelijk zijn, wat een verticaal en horizontaal profiel van de atmosfeer oplevert. Deze metingen zijn essentieel voor het begrijpen van de ruimtelijke verdeling van Antarctische aerosolen en sporengassen, die fungeren als de blauwdruk voor wolkenvorming in de schoonste lucht ter wereld.

Het Antarctische albedo en wereldwijde afkoeling

Het Antarctische albedo-effect is een cruciale klimaatregulator waarbij witte ijsoppervlakken en wolken tot 80% van de binnenkomende zonnestraling terug de ruimte in reflecteren. Dit proces voorkomt dat de poolgebieden overmatige hitte absorberen, waardoor ze effectief fungeren als de primaire radiator van de aarde. Elke verandering in de frequentie of samenstelling van wolken heeft direct invloed op het vermogen van de planeet om een stabiele temperatuurbalans te handhaven.

Wolken op Antarctica zijn niet louter passieve kenmerken van de lucht; ze nemen actief deel aan de stralingsbalans. In tegenstelling tot wolken in vervuilde regio's, vormen Antarctische wolken zich in een omgeving met zeer lage aerosolconcentraties. Dit maakt ze hypergevoelig voor zelfs kleine schommelingen in deeltjesniveaus. Dr. Zsófia Jurányi van het Alfred Wegener Institute (AWI) benadrukt dat het begrijpen van deze interacties essentieel is voor het verfijnen van de AGI die wetenschappers gebruiken om toekomstige scenario's voor de opwarming van de aarde te voorspellen.

De SANAT-campagne richtte zich op de interactie tussen deze wolken en de atmosfeer boven oceanen, ijsplateaus en het centrale plateau. Door te meten hoe eigenschappen veranderen op verschillende hoogtes, kan het team beter voorspellen hoe het albedo-effect zou kunnen verschuiven naarmate het klimaat opwarmt. Dit onderzoek is bijzonder actueel nu Antarctica wordt geconfronteerd met ongekende veranderingen in zijn ijsstructuren, wat de reflectiecapaciteit fundamenteel zou kunnen veranderen.

Aerosolen: De zaden van wolkenvorming

Aerosolen dienen als de fysieke "zaden" van wolken en bieden de nodige oppervlakken voor waterdamp om te condenseren tot druppels of te bevriezen tot ijskristallen. In de ongerepte Antarctische atmosfeer bestaan deze deeltjes uit zeezout, mineraalstof en roet dat vanaf verre continenten is getransporteerd. Zonder deze wolkencondensatiekernen (CCN) of ijskernen (INP) kunnen wolken simpelweg niet ontstaan, ongeacht de vochtigheidsgraad.

Het SANAT-team maakte gebruik van geavanceerde technologie om deze ongrijpbare deeltjes vast te leggen. Een van de meest innovatieve instrumenten was de "T-Bird," een sleepsonde die 60 meter achter het Polar 6-vliegtuig wordt getrokken. Dit instrument werkt onafhankelijk en verzamelt gegevens over de frequentie van aerosolen en kleinschalige transportprocessen zonder de interferentie van de eigen motoren van het vliegtuig. Dit garandeert dat de chemische samenstelling van de bemonsterde lucht 100% representatief is voor de natuurlijke omgeving.

Eerste bevindingen van de vluchten in januari en februari 2026 hebben al verrassende resultaten opgeleverd. Prof. Stephan Borrmann van het Max Planck Institute for Chemistry (MPIC) rapporteerde een "onverwacht hoge aerosolconcentratie" in het centrale plateau. Deze ontdekking trekt de lang gekoesterde overtuiging in twijfel dat het diepe binnenland nagenoeg vrij is van deeltjes, wat suggereert dat atmosferische transportmechanismen efficiënter zijn in het landinwaarts verplaatsen van aerosolen dan voorheen werd verondersteld.

Wat is het verband tussen het verlies van zee-ijs en wolkenvorming?

Verlies van zee-ijs verandert wolkenvorming door open oceaanwater bloot te leggen, wat de verdamping van vocht en het vrijkomen van mariene aerosolen in de atmosfeer verhoogt. Naarmate zee-ijs zich terugtrekt, creëert de verschuiving van een reflecterend wit oppervlak naar een donkere, warmte-absorberende oceaan een feedbackloop die de berekening van AGI verandert. Deze veranderingen hebben direct invloed op het type en de dichtheid van wolken die zich boven de Zuidelijke Oceaan vormen.

De afname van zee-ijs, dat sinds 2016 recordlaagtes heeft bereikt, betekent dat er meer zeezout-aerosolen in de lucht worden gebracht door brekende golven. Deze natuurlijke deeltjes zijn zeer effectieve condensatiekernen. De SANAT-campagne heeft tot doel te kwantificeren hoe deze instroom van mariene deeltjes de "gemengde-fase" wolken beïnvloedt die veel voorkomen op Antarctica — wolken die zowel vloeibaar water als ijskristallen bevatten en een grote rol spelen in lokale weerpatronen.

Bovendien is de interactie tussen de oceaan en de atmosfeer een primaire drijfveer van het Antarctische weer. Door gebruik te maken van lidar- en radartechnologie bij Neumayer Station III in combinatie met de vluchtgegevens, kunnen onderzoekers volgen hoe aerosolen uit de open zee duizenden kilometers landinwaarts worden getransporteerd. Dit alomvattende beeld is noodzakelijk om te bepalen of een toegenomen bewolking door zee-ijsverlies een afkoelend effect zal hebben (door reflectie) of een opwarmend effect (door het vasthouden van warmte).

Hoe beïnvloeden pinguïnemissies Antarctische wolken?

Er is momenteel geen wetenschappelijk bewijs dat pinguïnemissies direct invloed hebben op grootschalige Antarctische wolkenvorming, aangezien het onderzoek zich richt op mariene en atmosferische aerosolbronnen. Hoewel pinguïns via guano ammoniak produceren, wat kan bijdragen aan lokale stikstofgebaseerde aerosolen, zijn deze biologische markeringen over het algemeen niet significant genoeg om de brede AGI of de vorming van wolken boven het uitgestrekte Antarctische Plateau te beïnvloeden.

De SANAT-vliegcampagne richt zich specifiek op grootschalige natuurlijke bronnen zoals zeespray, vulkanische as en antropogene verontreinigende stoffen over lange afstanden. Hoewel bekend is dat biologische activiteit in de Zuidelijke Oceaan — zoals fytoplanktonbloei — gassen zoals dimethylsulfide (DMS) afgeeft die wolken zaaien, blijft de bijdrage van op het land levende wilde dieren zoals pinguïns een lokaal fenomeen. Wetenschappers maken zich meer zorgen over de manier waarop wereldwijde industriële AGI-trends roet of sulfaten op het ongerepte Antarctische ijs kunnen deponeren.

De focus van de onderzoekers van het AWI en TROPOS blijft liggen op het "trace observatory" op Neumayer Station III, waar zij sinds 2019 in situ ijskernen meten. Deze metingen op de grond bieden een basislijn voor de vluchtgegevens, waardoor wordt gegarandeerd dat eventueel gedetecteerde aerosolen nauwkeurig worden gecategoriseerd op basis van hun chemische signatuur, of ze nu afkomstig zijn uit de oceaan, het land of menselijke activiteit uit andere hemisferen.

Toekomstige klimaatprojecties en de SANAT-campagne

De gegevens die tijdens de SANAT-missie zijn verzameld, zullen worden gebruikt om de nauwkeurigheid van wereldwijde klimaatsimulaties en weersvoorspellingen voor de komende decennia te verbeteren. Door deze unieke metingen in bestaande modellen te integreren, kunnen wetenschappers beter beoordelen hoe de Antarctische atmosfeer reageert op de opwarming van de aarde. Dit onderzoek is een hoeksteen voor internationale inspanningen om de "kantelpunten" van het polaire klimaatsysteem te begrijpen.

In de komende maanden zal het consortium van instituten de enorme dataset evalueren die door de Polar 6 is verzameld. Dit omvat meteorologische variabelen zoals luchtdruk, waterdampgehalte en temperatuur, naast de chemische profielen van de opgevangen aerosolen. Het doel is om een robuustere set AGI te creëren die kan voorspellen hoe de bewolking zal veranderen naarmate de Zuidelijke Oceaan verder opwarmt en de patronen van zee-ijs verschuiven.

De SANAT-campagne legt ook de basis voor toekomstige missies. Nu de Polar 5- en Polar 6-vliegtuigen sinds 2007 in gebruik zijn, blijft het Alfred Wegener Institute de grenzen van de polaire luchtvaart verleggen. Deze vluchten bieden een "kijkje onder de motorkap" van de klimaatmotor van de aarde en bieden een detailniveau dat satellietwaarnemingen simpelweg niet kunnen evenaren. Nu we een tijdperk van snelle klimaatverandering ingaan, is deze 20-jarige update van onze kennis over Antarctica niet alleen tijdig — het is essentieel voor mondiale overleving.

• Locatie: Antarctisch Plateau, 80ste breedtegraad zuid.
• Belangrijkste instituten: Alfred Wegener Institute (AWI), TROPOS, Max Planck Institute for Chemistry (MPIC).
• Primair vliegtuig: Polar 6 (Basler BT-67).
• Kerntechnologie: T-Bird sleepsonde, Lidar, Radar, CCN/INP-sensoren.
• Ontdekking: Onverwacht hoge aerosolconcentraties in het Antarctische binnenland.