Международная группа под руководством японских ученых сделала важные выводы, которые подчеркивают влияние пыли в высоких широтах на преобразование капель воды в облаках в лед - или оледенение - в низкоуровневых облаках в арктическом регионе. Эти результаты способствуют лучшему пониманию факторов на поверхности земли и того, как они влияют на образование облаков. Результаты исследования также способствуют лучшему пониманию того, как на климат влияют облака, которые все чаще считаются одними из самых важных, но сложных регуляторов глобального климата. В зависимости от условий облака либо усиливают потепление, либо способствуют охлаждению климата, улавливая тепло или отражая солнечный свет обратно в космос, соответственно.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience 25 марта 2019 года.
Облака играют одну из самых важных ролей в атмосферной системе. Они играют ключевую роль в поддержании радиационного баланса атмосферы Земли, а также участвуют в поддержании энергетического равновесия Земли. Они состоят из частиц, таких как кристаллы льда и/или капли, которые, в свою очередь, обеспечивают радиационный баланс атмосферы и поддержание энергетического равновесия Земли. При охлаждении ниже 0 °C молекулы воды начинают образовывать кристаллы льда везде, где в воде находятся взвешенные минералы или другие твердые вещества, так называемые центры зародышеобразования. Совершенно чистая вода, не имеющая центров зародышеобразования, может быть охлаждена значительно ниже обычной точки замерзания и при этом оставаться жидкой - этот процесс называется переохлаждением. На облака также могут влиять частицы пыли, поскольку они служат зародышами льда (INP) и ядрами облачной конденсации (CCN), позволяя образовываться льду и каплям жидкости. В частности, облака со смешанной фазой, состоящие из воды и льда, особенно чувствительны к частицам пыли, источник которых еще полностью не выяснен.
На сегодняшний день исследования в основном сосредоточены на засушливых и полузасушливых регионах на малых и средних высотах как источниках пыли. Однако недавние данные свидетельствуют о том, что частицы пыли могут также возникать из областей, свободных ото льда и растительности, на больших высотах, поэтому возникает вопрос, оказывают ли эти частицы такое же влияние на зарождение облаков, как частицы, поступающие из других регионов. Специально для этого исследования ученые рассмотрели пыль, поступающую из областей ледниковых зандровых равнин или областей отложений песка и гравия, переносимых проточной водой из тающего льда ледника и отложенных в отложениях. На самом деле, эти регионы считаются основным источником переносимой ветром пыли в холодных высоких широтах.
Мы обнаружили, что пыль, образовавшаяся на ледниковых зандровых равнинах, может служить очень эффективным ядром для зародышеобразования льда по сравнению с минеральной пылью пустыни. Это связано с присутствием небольшого количества органического вещества, обладающего очень высокой способностью к зародышеобразованию льда. - говорит автор-корреспондент Ютака Тобо, доктор философии. доцент Национального института полярных исследований. «Наши полевые эксперименты и модельные моделирования также показывают, что такая пыль из ледников может вносить значительный вклад в образование кристаллов льда в арктических низкоуровневых облаках, особенно в летнее время», - добавляет доктор Тобо..
В будущем исследователи надеются расширить свои выводы, проведя дополнительные исследования. «Недавние исследования показали, что значительные выбросы пыли также могут происходить в Гренландии, Северной Америке и Исландии, и мы еще не уверены в способности пыли, выбрасываемой этими высокоширотными источниками, образовывать кристаллы льда. Кроме того, ожидается, что недавнее быстрое и повсеместное отступление ледников может привести к более активным выбросам пыли из высоких широт в будущем. Поэтому потребуются дальнейшие всесторонние исследования, чтобы понять возможное влияние высокоширотной пыли на нынешние и будущие взаимодействия аэрозолей, облаков и осадков в Арктике, которая более чувствительна к изменению климата, чем любой другой регион мира».