Взгляд на сложные процессы формирования облаков в Арктике
Арктика меняется быстрее, чем остальная часть планеты. Облака влияют на поверхностный радиационный бюджет и, следовательно, на таяние или рост льда на суше и в океане. Многие арктические облака являются смешанными, состоящими одновременно из ледяных частиц и капель жидкости. Правильное прогнозирование распределения массы и переходов между этими двумя фазами жизненно важно для понимания влияния облаков на арктический климат, поскольку ледяные частицы и капли жидкости по-разному рассеивают и поглощают солнечную и инфракрасную энергию.
Международная группа ученых определила ключевые процессы, контролирующие это распределение. Исследование показало, что крупномасштабный перенос воздушных масс с различной концентрацией аэрозолей и влажностью является основным фактором, влияющим на фазу облаков. Также важны процессы меньшего масштаба, влияющие на время пребывания ледяной частицы в облаке. Результаты исследования помогают лучше представлять арктические облака в численных моделях погоды и климатических системах.
Команда сосредоточилась на устойчивом слоистообразном смешанном облаке, наблюдавшемся 11–12 марта 2013 года на станции ARM (Atmospheric Radiation Measurement) Министерства энергетики США в Барроу, Аляска. Для анализа использовался комплекс наземных дистанционных приборов (лидары, радары), данные об аэрозолях от NOAA и несколько модельных подходов. Анализ выявил три главных фактора, способствовавших резкому изменению фазового состава:
- Крупномасштабная адвекция различных воздушных масс с разной влажностью и концентрацией аэрозолей.
- Изменение термодинамического состояния связи облако-поверхность на масштабе самого облака.
- Время пребывания ледяных частиц в облаке, связанное с локальной динамикой.
Исследование также подчеркивает, что нехватка наблюдений за свойствами аэрозолей, включая концентрацию ядер льдообразования, является большим вызовом для понимания фазовых переходов.