Исследование улучшает способность прогнозировать влияние аэрозолей на облачный покров

С помощью нового теоретического подхода исследователи из NASA и других учреждений определили общий механизм, который определяет, как аэрозоли от человеческой деятельности, такие как частицы от сжигания растительности и лесов, влияют на облачный покров и, в конечном итоге, на климат. Исследование улучшает способность учёных прогнозировать, будут ли аэрозоли увеличивать или уменьшать облачность.

«Мы соединили точки, чтобы сделать критически важный вывод, и нашли доказательства над Амазонией, которые прослеживают прямой путь влияния человеческой деятельности на изменение климата посредством антропогенных аэрозолей», — сказала соавтор исследования Лоррейн Ремер, физик из Центра космических полётов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. «В сухой сезон в Амазонии единственными аэрозолями какой-либо значимости является дым от пожаров, вызванных человеком».

Из предыдущих исследований хорошо известно, что аэрозоли играют важную роль в развитии облаков. Объединив эти знания, команда в составе Ремер, Илана Корена из Института Вейцмана в Реховоте, Израиль, и Дж. Вандерлея Мартинса из Университета Мэриленда в округе Балтимор решила исследовать один из наименее изученных, но наиболее значимых аспектов изменения климата, вызванного деятельностью человека: связь между изменением количества антропогенных аэрозолей и изменением структуры облаков. Результаты их исследования будут опубликованы завтра в журнале Science.

Команда разработала аналитическую модель, объединив знания о развитии облаков, спутниковые наблюдения и математические расчёты концентрации аэрозолей и свойств облаков, чтобы объяснить, как два противоположных эффекта аэрозолей на облака могут влиять на их покрытие и жизненный цикл.

Для проверки своей модели команда Ремер использовала наблюдения за аэрозолями и облаками со спутника NASA Terra над Амазонией в сухой сезон 2005 года. Этот сезон предлагает стабильные погодные условия и обилие антропогенных аэрозолей от пожаров, которые устраивают для расчистки новых земель и сжигания старых пастбищ.

Микрофизика облаков показывает, что чем больше число частиц аэрозоля, взвешенных в воздухе, тем меньше воды в атмосфере доступно для конденсации на каждой отдельной частице. В таких условиях в облаке будет гораздо больше мелких капель. Чем меньше капли, тем дольше облаку потребуется, чтобы пролиться дождём. Богатые аэрозолями облака такого типа, растекаясь ветрами, производят меньше осадков и существуют дольше, создавая большую облачность.

Однако аэрозоли также влияют на облака благодаря своей способности поглощать солнечное тепло. Поглощённое тепло вызывает нагрев атмосферного слоя и изменяет среду, в которой развивается облако. В целом это делает среду менее благоприятной для роста облаков. Даже самые незначительные изменения облачного покрова могут существенно нагреть или охладить атмосферу и изменить время и место доступности пресной воды в регионе.

«Как мы и ожидали, применяя нашу модель, увеличение дыма от пожаров создало облака с более выраженным радиационным эффектом — богатые антропогенными аэрозолями, которые поглощали солнечный свет, нагревали местную атмосферу и блокировали испарение. Это привело к уменьшению облачного покрова над Амазонией», — сказал соавтор Мартинс.