Облака растут благодаря аэрозолям, лишая Землю осадков

Повышенное содержание аэрозолей в верхних слоях атмосферы не только увеличивает число облаков, но и заставляет их расти вверх, "толстеть", а также увеличивает количество осадков в дождливых уголках Земли и лишает влаги более засушливые районы планеты, сообщают климатологи.

Группа американских ученых проанализировала результаты цикла многолетних наблюдений за состоянием атмосферы (ARM), который проводился министерством энергетики США с конца 1980-х годов. В этот цикл входило наблюдение за температурой и структурным состоянием "подножий" и "верхушек" облаков, состояние аэрозолей в окружающем воздухе, а также скорости и направления ветра.

Исследователи проанализировали все облака и все формы осадков, которые были зафиксированы командой ARM за последние 10 лет. В рамках своей работы ученые пытались выяснить факторы, влияющие на взаимодействие аэрозолей и паров воды, изучая так называемые облака "смешанной" фазы. Температура подножия в таких облаках превышает 15 градусов Цельсия, а температура их макушки всегда ниже четырех градусов Цельсия. Как отмечают ученые, такие клубы атмосферного пара наиболее уязвимы для действия аэрозолей и малейшие изменения в концентрации и составе частиц пыли и микрокапель жидкостей отражаются на их состоянии.

Оказалось, что облака такого типа начинают быстро расти в высоту при повышении доли любых аэрозолей в окружающих их воздухе. Самый сильный рост высоты наблюдается среди низких облаков на высоте до 1 километра и падает с увеличением расстояния до поверхности земли, сообщает compulenta.ru.

Как отмечают ученые, наиболее сильно этот эффект проявляется во время лета, на высоте до 3,3 километра над уровнем моря. Как объясняют ученые, на этой отметке находится точка замерзания воды, выше которой аэрозоли теряют значительную часть своей эффективности.

Похожая зависимость прослеживается и для интенсивности осадков. Климатологи обнаружили, что аэрозоли усиливают интенсивность осадков в тех участках атмосферы, где содержится относительно много влаги и где часто выпадают осадки. С другой стороны, аэрозоли уменьшают число осадков в засушливых районах США.

Стоит отметить, что летние муссоны - главный источник воды для сельского и лесного хозяйства, рыболовства и водно-болотных угодий всего Индийского субконтинента. Во второй половине XX века картина резко изменилась: плодородные долины Ганга в северной и центральной частях Индии стали суше, в то время как северо-западные и южные регионы Индии и Пакистана увлажнились.

Новое исследование возлагает вину за эту перемену на сульфаты, сажу и другие аэрозольные частицы, попавшие в атмосферу из-за деятельности человека. Дожди, заливающие Южную Азию с июня по сентябрь, - это влага Индийского океана и Аравийского моря, перенесённая муссонными ветрами, дующими с юго-запада на северо-восток. Достигая Индийского субконтинента, влажный воздух поднимается и начинает остывать - и в результате проливается дождём на землю.

Как выяснилось, именно аэрозоли ответственны за то, что происходило во второй половине прошлого века. Сульфаты, образующиеся в результате сжигания ископаемого топлива, и сажа от готовки на открытом огне и крупных промышленных очагов по-разному влияют на климат. Исследователи получили данные только об общем эффекте аэрозолей.

Ученые утверждают, что аэрозоли, собирающиеся над Индийским субконтинентом, выполняют роль зонтика, охлаждая регион и сокращая тепловую разницу между Северным и Южным полушариями. В отсутствие сильного контраста ветры дуют медленнее, и дождь выпадает над океаном и южной Индией, не успевая добраться до северных и центральных областей. Кстати, изменения в круговороте воды могут способствовать увеличению случаев заболеваний, передающихся с водой (холера, гепатит) и комарами (малярия).

Кроме того, аэрозоли влияют на соотношение ливней и легких дождей - при увеличении их количества общее число ливней растет, а доля легких дождей сильно падает. Это может сильно повлиять на состояние окружающей среды в Северной Америке, так как более половины дождей, орошающих почву Соединенных Штатов, относятся к категории легких осадков, сообщает РИА Новости.

Отметим, что Национальное управление океанических и атмосферных исследований США знает ответ на загадку, почему в течение первого десятилетия этого века глобальное потепление проходило медленнее, чем предсказывали климатические модели, основанные на накоплении парниковых газов в атмосфере.

Ученые доказали, что виной всему - высокая концентрация аэрозолей в воздухе. Они попадают в атмосферу как из естественных источников (например, в результате извержения вулканов), так и благодаря человеческой деятельности, отражая солнечное излучение обратно в космос. В то же время они удаляются довольно быстро по сравнению с большинством парниковых газов, поэтому их действие относительно недолго. Исследователи подсчитали, что в среднем влияние аэрозолей составляет минус 1 Вт/м². Этого достаточно, чтобы уменьшить ожидаемое потепление на 25%. Выводы основаны на прямых атмосферных замерах.

Напомним, что в течение мелового периода (120-90 млн лет назад), когда Земля превратилась в теплицу, планета нагревалась в среднем на 0,00025 ˚C за 100 лет. Во время позднепалеоценового термального максимума (ок. 56 млн лет назад) потепление было более резким: 0,025 ˚C за 100 лет. В настоящее время показатель составляет 1-4 ˚C за 100 лет, то есть как минимум в 400 раз выше, чем во времена последнего глобального потепления.

Между тем по другой версии, облака тумана, окутывавшие Землю в геологическом прошлом, могли служить существенным источником органического вещества для зарождения жизни на планете. К такому выводу ученые пришли, изучая органические частицы, которые могли присутствовать в атмосферных газах, входящих в состав древней атмосферы Земли.

Моделировались условия путем облучения метана ультрафиолетом с последующим добавлением в среду углекислого газа. Подобная смесь газов и ультрафиолетовое излучение были характерны для "добиосферной" атмосферы Земли. В ней при этом образовывались облака тумана. Формироваться эти облака могут при широком диапазоне концентраций метана и углекислого газа. Поэтому, они могли присутствовать в атмосфере планеты в течение миллионов или даже миллиардов лет, во время которых протекала ранняя эволюция жизни.

При облучении смеси газов ультрафиолетом получаются аэрозоли, содержащие различные органические соединения, выяснили ученые. Каждый год, по оценкам специалистов, на поверхность Земли из таких облаков могло выпадать более 100 млн. тонн органических соединений. Эти соединения вполне могли послужить "кирпичиками", из которых строились более сложные органические молекулы, давшие начало первым живым существам.