20.09.2010

Учёные разобрались в законах формирования облаков

Сразу две научные группы показали, что форма облаков зависит от аэрозолей, на основе которых они формируются.

Первое исследование обнаружило, что в одном из менее всего тронутых человеком мест на Земле — над тропическими лесами Амазонки — облака в основном состоят из газов, выделяемых растениями. Весь лес — это своего рода замкнутый механизм, в котором растения являются причиной осадков, а объём осадков определяет количество растений.

В ходе другого исследования выяснилось, что аэрозоли, имеющие отношение к человеческой деятельности, крупнее, многочисленнее и вносят больший вклад в формирование облаков по сравнению с биогенными частицами.

Оба исследования проливают свет на механику и последствия климатических изменений. Например, изучать воздух Амазонии — всё равно что получить доступ к доиндустриальной атмосфере. Влияние царя зверей особенно незаметно во время сезона дождей.

1

Авторы первого исследования Скотт Мартин из Гарвардского университета (США) и Ульрих Пёшль из Химического института им. Макса Планка (Германия) построили башню высотой 40 м в глубине леса к северу от бразильского города Ману и в марте 2008 года в течение десяти дней собирали образцы аэрозолей. Оказалось, что концентрация частиц здесь в 10–100 раз ниже, чем в более населённых районах — даже в сельских, которые обычно считаются чистыми.

Данные также показывают, что число облачных капель над Амазонией напрямую зависит от количества аэрозолей в отличие от более загрязнённых районов, где оно определяется тем, как быстро горячие частицы поднимаются в атмосферу. В прохладных областях верхних слоёв атмосферы капельки воды конденсируются на горячих аэрозолях, как туман на окне.

В Амазонии же в роли таких аэрозолей выступает диффузный газ, поднимающийся от растений. При взаимодействии с солнечным светом газ превращается в жидкие капли менее микрона в диаметре. Они-то и служат ядром облака. Ну а сами аэрозоли — это пыльца, грибные споры и кусочки увядшей листвы.

2

В ходе второго исследования Энтони Кларк и Владимир Капустин из Гавайского университета (США) проанализировали данные 12 экспериментов, проведённых с 1995 года: учёные собирали образцы атмосферы над Тихим океаном с помощью самолётов. Оказалось, что аэрозольные частицы, которые являются результатом деятельности человека (от расчистки лесов под посевы до двигателей внутреннего сгорания), имеют идеальный размер для взаимодействия со светом и создания облаков. Это означает, что, если два региона имеют одинаковое количество аэрозолей, антропогенные аэрозоли сформируют больше облаков.

Диаметр таких частиц — несколько сотен нанометров — примерно соответствует длине волны видимого света, то есть свет отражается от них, не попадая на землю. В результате образуются особенно белые облака. Получается, что такие облака могли бы оказать охлаждающее воздействие на климат, даже несмотря на парниковые газы, образующиеся при тех же процессах.

Осталось лишь разработать подходящую компьютерную модель.

Результаты исследований опубликованы в журнале Science.

Дмитрий Целиков

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА