Ученые нашли способ выделить сигнал аэрозольных частиц из «шума» погоды

Ученые разработали методологический прием для более четкого выделения сигнала атмосферных аэрозольных частиц. Исследователи из Института океанографии Скриппса, Вашингтонского университета и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории скорректировали моделирование ветров в глобальной климатической модели, чтобы оно точнее соответствовало реальным атмосферным измерениям. Этот метод значительно повысил четкость сигнала, резко снизив уровень шума. Работа позволила проводить более короткие и эффективные симуляции глобального влияния аэрозольных частиц на облака и лучше улавливать их сигнал.

Хотя ученые сходятся во мнении, что Земля нагревается из-за роста концентрации парниковых газов, существуют и другие факторы. Повышенный уровень атмосферных частиц (аэрозолей) в облаках может оказывать охлаждающее влияние. Частицы загрязнения делают облака ярче и более отражающими, увеличивая количество капель в облаке и уменьшая их размер. Учет таких детальных особенностей климата, как охлаждающий эффект частиц загрязнения на облака, поможет понять прошлые изменения климата и повысить уверенность в прогнозах на будущее. Данное исследование предоставляет климатологам ценный инструмент для таких прогнозов.

Изолировать влияние аэрозолей на облака от воздействия изменчивых погодных систем крайне сложно, поскольку их сигнал слабый, но устойчивый, и он затрагивает ту же высоковариабельную величину — количество жидкой воды в атмосферном столбе, — на которую сильно влияют погодные системы.

В этом исследовании ученые смоделировали влияние аэрозолей на облака с помощью модели Community Atmosphere Model (CAM5). Они «подталкивали» симуляции для доиндустриального периода и современности к одним и тем же ветрам, чтобы погодные системы в обоих случаях были схожи. Также были проведены симуляции без такого «подталкивания». Влияние аэрозолей на энергетический баланс Земли оценивалось путем сравнения этого баланса в каждой паре симуляций.

Метод «подталкивания» ветров значительно снизил вариации в количестве жидкой воды в столбе, не меняя существенно чувствительности этой воды к аэрозолям. Это позволило получить глобальные оценки влияния аэрозолей на облака в гораздо более коротких симуляциях. В дальнейшем исследователи планируют применить тот же метод в более детальных вычислительных моделях.