Грозы над двумя самыми оживленными судоходными путями в мире значительно мощнее, чем штормы в тех районах океана, где суда не ходят, согласно новому исследованию.
Новое исследование, картографирующее молнии по всему миру, показывает, что удары молнии происходят почти в два раза чаще непосредственно над судоходными путями с интенсивным движением в Индийском океане и Южно-Китайском море, чем в районах океана, прилегающих к судоходным путям, которые имеют схожий климат.
Разница в активности молний не может быть объяснена изменениями погоды, по мнению авторов исследования, которые пришли к выводу, что аэрозольные частицы, выбрасываемые с выхлопными газами судов, меняют то, как формируются грозовые облака над океаном.
Новое исследование впервые показало, что выхлопные газы судов могут влиять на интенсивность грозы. Исследователи пришли к выводу, что частицы выхлопных газов кораблей уменьшают размер облачных капель, поднимая их выше в атмосферу. Это создает больше частиц льда и приводит к большему количеству молний.
Результаты представляют собой одно из первых свидетельств того, что люди меняют форму облаков почти постоянно, а не после определенного инцидента, такого как лесной пожар, по словам авторов. Формирование облаков может повлиять на режим выпадения осадков и изменить климат, изменив степень отражения облаками солнечного света в космос.
«Это один из самых ярких примеров того, как люди на самом деле меняют интенсивность штормовых процессов на Земле за счет выброса твердых частиц в результате сгорания», - сказал Джоэл Торнтон, ученый-атмосферник из Вашингтонского университета в Сиэтле и ведущий автор нового исследования в Geophysical Research Letters, журнале Американского геофизического союза.
«Впервые у нас есть, буквально, дымящийся пистолет, показывающий над нетронутыми районами океана, что количество молний увеличилось более чем в два раза», - сказал Даниэль Розенфельд, атмосферный ученый из Еврейского университета в Иерусалиме, который был не связан с учёбой. «Исследование совершенно недвусмысленно показывает взаимосвязь между антропогенными выбросами - в данном случае от дизельных двигателей - и глубокими конвективными облаками».
Отображение молнии и выхлопа
Все двигатели внутреннего сгорания выбрасывают выхлопные газы, содержащие микроскопические частицы сажи и соединения азота и серы. Эти частицы, известные как аэрозоли, образуют смог и дымку, характерные для больших городов. Они также действуют как ядра конденсации облаков - семена, на которых формируются облака. Водяной пар конденсируется вокруг аэрозолей в атмосфере, образуя капли, из которых состоят облака.
Грузовые суда, пересекающие океаны, постоянно выбрасывают выхлопные газы, и ученые могут использовать выхлопы кораблей, чтобы лучше понять, как аэрозоли влияют на образование облаков.
В новом исследовании соавтор Катрина Виртс, ученый-атмосферник из Центра космических полетов НАСА им. над земным шаром, когда она заметила почти прямую линию ударов молнии через Индийский океан.
Виртс и ее коллеги сравнили данные о местоположении молний с картами выхлопных газов судов из глобальной базы данных о выбросах судов. Глядя на места, где произошло 1,5 миллиарда ударов молнии с 2005 по 2016 год, команда обнаружила, что в среднем почти в два раза больше ударов молнии на основных маршрутах судов, следующих через северную часть Индийского океана, через Малаккский пролив и в Южно-Китайское море, по сравнению с прилегающие районы океана со схожим климатом.
Ежегодно через Южно-Китайское море проходит мировая торговля на сумму более 5 триллионов долларов, и только через Малаккский пролив проходит около 100 000 судов. Молния - это мера интенсивности грозы, и исследователи обнаружили всплеск молнии как минимум еще в 2005 году.
Все, что нам нужно было сделать, это сделать карту того места, где была усилена молния, и карту того, где двигались корабли, и было довольно очевидно только из-за их совместного расположения, что корабли каким-то образом участвует в усилении молнии», - сказал Торнтон.
Формирование семян облаков
Молекулы воды нуждаются в аэрозолях, чтобы конденсироваться в облака. Там, где в атмосфере мало аэрозольных частиц - например, над океаном - у молекул воды меньше частиц, вокруг которых можно сконденсироваться, поэтому облачные капли большие.
Когда в воздух добавляется больше аэрозолей, например, от выхлопных газов корабля, у молекул воды появляется больше частиц, которые можно собрать вокруг. Образуется больше облачных капель, но они меньше. Будучи легче, эти более мелкие капли перемещаются выше в атмосферу, и большее их количество достигает линии замерзания, создавая больше льда, что создает больше молний. Грозовые облака электризуются, когда частицы льда сталкиваются друг с другом и с незамерзшими каплями в облаке. Молния - это атмосферный способ нейтрализовать накопленный электрический заряд.
Корабли сжигают более грязное топливо в открытом океане вдали от порта, извергая больше аэрозолей и создавая еще больше молний, сказал Торнтон.
«Я думаю, что это действительно захватывающее исследование, потому что это самое убедительное доказательство того, что выбросы аэрозолей могут влиять на глубокие конвективные облака, усиливать их и увеличивать их электризацию», - сказал Стивен Шервуд, атмосферный ученый из Университета. из Нового Южного Уэльса в Сиднее, который не был связан с исследованием.
«Мы выбрасываем в атмосферу много вещей, в том числе большое количество загрязнений воздуха, твердых частиц, и мы не знаем, что они делают с облаками», - сказал Шервуд. «Это было огромной неопределенностью в течение долгого времени. Это исследование не решает этого, но оно дает нам возможность проверить наше понимание таким образом, который приблизит нас к решению некоторых из этих проблем. большие вопросы о том, каковы некоторые из общих воздействий наших выбросов на облака."