Облака бывают самых разных форм, размеров и типов, которые контролируют их влияние на климат. Новое исследование, проведенное Вашингтонским университетом, показывает, что расщепление замороженных капель жидкости на осколки льда внутри облаков Южного океана резко влияет на способность облаков отражать солнечный свет обратно в космос.
Документ, опубликованный 4 марта в журнале с открытым доступом AGU Advances, показывает, что включение этого процесса раскалывания льда улучшает способность глобальных моделей с высоким разрешением моделировать облака над Южным океаном - и, следовательно, модели способность моделировать климат Земли.
«Низкие облака в Южном океане не следует рассматривать как жидкие облака», - сказала ведущий автор Рэйчел Атлас, докторант Университета Вашингтона в области атмосферных наук. «Образование льда в низких облаках Южного океана оказывает существенное влияние на свойства облаков и должно учитываться в глобальных моделях».
Результаты показывают, что важно включить процесс, при котором ледяные частицы сталкиваются с переохлажденными каплями воды, заставляя их замерзать, а затем разбиваться, образуя множество осколков льда. Это делает облака более тусклыми или уменьшает их отражательную способность, позволяя большему количеству солнечного света достигать поверхности океана.
Разница между включением деталей образования льда внутри облаков и их отсутствием составляла 10 Вт на квадратный метр между 45 градусами южной широты и 65 градусами южной широты летом, что является достаточной энергией, чтобы оказать значительное влияние на температуру..
В исследовании использовались наблюдения во время полевой кампании 2018 года, которая пролетала сквозь облака Южного океана, а также данные со спутника НАСА CERES и японского спутника Himawari-8.
Образование льда снижает отражательную способность облаков, потому что частицы льда формируются, растут и выпадают из облака очень эффективно.
«Кристаллы льда полностью истощают большую часть более тонкого облака, тем самым уменьшая горизонтальное покрытие», - сказал Атлас. «Кристаллы льда также истощают часть жидкости в толстых ядрах облаков. Таким образом, частицы льда уменьшают облачный покров и затемняют оставшееся облако».
В феврале, который является летом в Южном океане, около 90% неба покрыты облаками, и по крайней мере 25% этих облаков подвержены влиянию типа образования льда, который был в центре внимания исследования.. Правильное определение облаков, особенно в новых моделях, использующих меньший шаг сетки для включения облаков и штормов, важно для расчета того, сколько солнечной радиации достигает Земли.
«Южный океан является массивным глобальным поглотителем тепла, но его способность поглощать тепло из атмосферы зависит от температурной структуры верхних слоев океана, которая связана с облачным покровом», - сказал Атлас.
Соавторами исследования являются Крис Бретертон, почетный профессор атмосферных наук Университета Вашингтона, который сейчас работает в Институте искусственного интеллекта Аллена в Сиэтле; Марат Хайрутдинов из Университета Стони Брук в Нью-Йорке; и Питер Блосси, научный сотрудник UW в области атмосферных наук. Исследование финансировалось Национальным научным фондом.