Согласно новому исследованию, опубликованному на этой неделе в журнале AGU Geophysical Research Letters, в крошечных долинах у вершины ледяного щита Антарктиды температура достигает почти -100 градусов по Цельсию. По мнению исследователей, это открытие может изменить понимание учеными того, как низкие температуры могут достигать поверхности Земли и как это происходит.
Проанализировав данные с нескольких спутников наблюдения за Землей, ученые объявили в 2013 году, что они обнаружили температуру поверхности -93 градуса Цельсия (-135 градусов по Фаренгейту) в нескольких местах Восточно-Антарктического плато, высокогорного снежного плато в Центральная Антарктида, которая охватывает Южный полюс. Это предварительное исследование было пересмотрено новыми данными, показывающими, что самые холодные участки на самом деле достигают -98 градусов по Цельсию (-144 градусов по Фаренгейту). Температуры наблюдаются во время южной полярной ночи, в основном в июле и августе.
Когда пять лет назад исследователи впервые объявили, что обнаружили самую низкую температуру на Земле, они определили, что для того, чтобы температура упала до такого минимума, необходимы стабильно чистое небо и слабый ветер. Но новое исследование добавляет в эту историю поворот: необходимо не только чистое небо, но и воздух должен быть чрезвычайно сухим, потому что водяной пар блокирует потерю тепла снежной поверхностью.
Исследователи наблюдали сверхнизкие температуры в небольших провалах или неглубоких углублениях в Антарктическом ледяном щите, где холодный, плотный, нисходящий воздух скапливается над поверхностью и может оставаться в течение нескольких дней. Это позволяет поверхности и воздуху над ней охлаждаться еще больше, пока ясные, спокойные и сухие условия не нарушаются и воздух не смешивается с более теплым воздухом выше в атмосфере.
«В этой области мы наблюдаем периоды невероятно сухого воздуха, и это позволяет теплу от снежной поверхности легче излучаться в космос», - сказал Тед Скамбос, старший научный сотрудник Национального агентства данных по снегу и льду. Центр Университета Колорадо в Боулдере и ведущий автор исследования.
Рекорд -98 градусов по Цельсию - это примерно настолько холодно, насколько это возможно на поверхности Земли, по мнению исследователей. Чтобы температура упала так низко, ясное небо и сухой воздух должны сохраняться в течение нескольких дней. Температура может упасть немного ниже, если условия продлятся несколько недель, но это крайне маловероятно, сказал Скамбос.
В поисках самого холодного места
Высокая высота Восточно-Антарктического плато и его близость к Южному полюсу делают его климат самым холодным из всех регионов на Земле. Самая низкая температура воздуха, когда-либо измеренная метеостанцией, -89 градусов по Цельсию (-128 градусов по Фаренгейту) была зафиксирована на российской станции Восток в июле 1983 года.
Но метеостанции не везде могут измерять температуру. Поэтому в 2013 году Скамбос и его коллеги решили проанализировать данные с нескольких спутников наблюдения за Землей, чтобы выяснить, смогут ли они найти температуры на плато еще ниже, чем зафиксированные на Востоке.
В новом исследовании они проанализировали спутниковые данные, собранные зимой в Южном полушарии между 2004 и 2016 годами. Они использовали данные прибора MODIS на борту спутников НАСА Terra и Aqua, а также данные приборов на полярных оперативных экологических спутниках NOAA..
Исследователи наблюдали, как температура поверхности снега регулярно опускалась ниже -90 градусов по Цельсию (-130 градусов по Фаренгейту) почти каждую зиму в широкой области плато, на высоте более 3 500 метров (11 000 футов) над уровнем моря.. В пределах этого обширного региона они обнаружили десятки участков с гораздо более низкими температурами. Почти в 100 местах температура поверхности достигла -98 градусов по Цельсию.
В атмосфере этого региона иногда может содержаться менее 0,2 мм осаждаемой воды над поверхностью. Но даже когда он такой сухой и холодный, воздух задерживает часть тепла и отправляет его обратно на поверхность. Это означает, что скорость охлаждения очень низкая, поскольку температура поверхности приближается к рекордным значениям. Условия не сохраняются достаточно долго - могут пройти недели, чтобы температура опустилась ниже наблюдаемых рекордов. Однако температура, измеряемая со спутников, - это температура поверхности снега, а не воздуха над ней. Таким образом, исследование также оценило температуру воздуха, используя близлежащие автоматические метеостанции и спутниковые данные.
Интересно, что хотя самые холодные места были разбросаны на сотни километров, самые низкие температуры были почти одинаковыми. Это заставило их задуматься: есть ли предел тому, насколько холодно может быть на плато?
Насколько холодно на самом деле?
Используя разницу между спутниковыми измерениями самой низкой температуры поверхности снега на Востоке и тремя автоматическими станциями и температурой воздуха в том же месте и в то же время, исследователи сделали вывод, что температура воздуха в самых холодных местах (где никаких станций не существует), вероятно, около -94 градусов по Цельсию или около -137 градусов по Фаренгейту.
Исследовательская группа также разработала набор инструментов, предназначенных для выживания и работы в самых холодных местах зимой и измерения температуры снега и воздуха. Они планируют развернуть инструменты в течение следующего года или двух, во время антарктического лета, когда температура сравнительно умеренная -30 градусов по Цельсию (-22 градуса по Фаренгейту).