Новое исследование показало, что увеличение количества водяного пара в атмосфере Земли из-за деятельности человека делает мерцающие высотные облака более заметными. Результаты показывают, что эти странные, но все более распространенные облака, которые можно увидеть только летними ночами, являются индикатором антропогенного изменения климата, по мнению авторов исследования.
Серебристые, или сияющие ночью, облака - самые высокие облака в атмосфере Земли. Они образуются в средней атмосфере, или мезосфере, примерно на высоте 80 километров (50 миль) над поверхностью Земли. Облака образуются, когда водяной пар замерзает вокруг пылинок прилетающих метеоров.
Люди впервые наблюдали серебристые облака в 1885 году, после извержения вулкана Кракатау в Индонезии, в результате которого в воздух было выброшено огромное количество водяного пара. Наблюдения за облаками стали более частыми в 20-м веке, а в 1990-х годах ученые начали задаваться вопросом, сделало ли изменение климата их более заметными.
В новом исследовании ученые использовали спутниковые наблюдения и климатические модели, чтобы смоделировать влияние увеличения выбросов парниковых газов в результате сжигания ископаемого топлива на образование серебристых облаков за последние 150 лет. При добыче и сжигании ископаемого топлива в атмосферу попадают углекислый газ, метан и водяной пар, которые являются парниковыми газами.
Результаты исследования показывают, что выбросы метана увеличили концентрацию водяного пара в мезосфере примерно на 40 процентов с конца 1800-х годов, что более чем удвоило количество льда, образующегося в мезосфере. Они пришли к выводу, что деятельность человека является основной причиной того, что серебристые облака сейчас значительно более заметны, чем 150 лет назад.
«Мы предполагаем, что облака были там всегда, но шанс увидеть их был очень и очень мал в исторические времена», - сказал Франц-Йозеф Любкен, атмосферный ученый из Института физики атмосферы им. Лейбница в Кюлунгсборн, Германия, и ведущий автор нового исследования в Geophysical Research Letters, журнале Американского геофизического союза.
По словам авторов, результаты показывают, что серебристые облака являются признаком того, что изменение климата, вызванное деятельностью человека, влияет на среднюю атмосферу. Любкен сказал, что вопрос о том, могут ли более густые и заметные серебристые облака влиять на климат Земли, является предметом будущих исследований.
«Выбросы метана влияют на атмосферу не только из-за изменения температуры и химического состава», - сказала Илисса Серока, ученый-атмосферник из Фонда защиты окружающей среды в Вашингтоне, округ Колумбия, которая не была связана с новым исследованием. «Теперь мы обнаруживаем отчетливую реакцию в облаках."
Изучение формирования облаков с течением времени
Условия должны быть правильными, чтобы серебристые облака были видны. Облака могут образовываться только в средних и высоких широтах в летнее время, когда температура мезосферы достаточно низкая для образования кристаллов льда. И видны они только на рассвете и в сумерках, когда Солнце освещает их из-за горизонта.
Люди выбрасывают огромное количество парниковых газов в атмосферу, сжигая ископаемое топливо с начала индустриального периода 150 лет назад. Исследователи задались вопросом, какое влияние это оказало на среднюю атмосферу и образование серебристых облаков.
В новом исследовании Любкен и его коллеги запустили компьютерное моделирование для моделирования атмосферы и серебристых облаков Северного полушария с 1871 по 2008 год. этот период времени.
Исследователи обнаружили, что наличие серебристых облаков колеблется от года к году и даже от десятилетия к десятилетию, в зависимости от атмосферных условий и солнечного цикла. Но за весь период исследования облака стали заметно заметнее.
По словам Любкена, причины такой повышенной видимости были неожиданными. Углекислый газ нагревает поверхность Земли и нижнюю часть атмосферы, но на самом деле охлаждает среднюю атмосферу, где образуются серебристые облака. Теоретически этот охлаждающий эффект должен способствовать более легкому образованию серебристых облаков.
Но результаты исследования показали, что увеличение концентрации углекислого газа с конца 1800-х годов не сделало серебристые облака более заметными. Это кажется нелогичным, но когда средняя атмосфера становится холоднее, образуется больше частиц льда, но они меньше, и поэтому их труднее увидеть, объяснила Любкен..
"Поддержание постоянного уровня водяного пара и снижение температуры означает, что мы увидим меньше частиц льда", - сказал он.
Наоборот, исследование показало, что большее количество водяного пара в средней атмосфере делает кристаллы льда больше, а серебристые облака более заметными. Водяной пар в средней атмосфере поступает из двух источников: водяной пар с поверхности Земли, который транспортируется вверх, и метан, мощный парниковый газ, который производит водяной пар в результате химических реакций в средней атмосфере.
Исследование показало, что увеличение содержания метана в атмосфере с конца 1800-х годов значительно увеличило количество водяного пара в средней атмосфере. Согласно исследованию, это более чем удвоило количество мезосферного льда в средних широтах с 1871 по 2008 год.
Любкен сказал, что люди, живущие в средних и высоких широтах, теперь имеют хорошие шансы увидеть серебристые облака несколько раз каждое лето. По его словам, в 19 веке они, вероятно, были видны только раз в несколько десятилетий или около того.
«Результат был довольно неожиданным, да, в этих масштабах времени в 100 лет мы ожидали увидеть большие изменения в видимости облаков», - сказал Любкен.