Загрязнение воздуха усиливает грозовые облака и способствует потеплению атмосферы

Загрязнение воздуха способствует потеплению атмосферы через летние грозовые облака, как показало компьютерное моделирование, опубликованное 10 мая в журнале Geophysical Research Letters. Насколько этот эффект потепления компенсирует охлаждение от других облаков, пока неясно. Чтобы выяснить это, исследователям необходимо включить новое открытие в глобальные климатические модели.

Загрязнение усиливает грозовые облака, заставляя их наковальнеобразные вершины шире растекаться высоко в атмосфере и улавливать тепло, особенно в ночное время, заявил ведущий автор работы, климатолог Цзивэнь Фань из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США.

Облака — один из наименее изученных компонентов климатической системы Земли. Грозовые облака, называемые глубоко-конвективными, отражают много солнечной энергии обратно в космос, улавливают тепло, поднимающееся с поверхности, и возвращают испарившуюся воду на поверхность в виде дождя, что делает их важной частью климатического цикла.

В новом исследовании команда использовала высокопроизводительные вычисления для изучения эффекта усиления (invigoration effect) на региональном масштабе. Учёные смоделировали два типа штормовых систем: тёплые летние грозы на юго-востоке Китая и прохладные фронтальные системы на Великих равнинах в Оклахоме. Разрешение модели было достаточно высоким, чтобы видеть развитие облаков.

Фань и коллеги обнаружили, что для летних гроз загрязнение воздуха привело к более сильным штормам с более крупными наковальнями. По сравнению с облачными наковальнями, сформировавшимися в чистом воздухе, более крупные наковальни и больше нагревали атмосферу (улавливая тепло), и больше охлаждали (отражая солнечный свет). Однако в среднем преобладал эффект потепления. Весенние фронтальные облака не показали столь значительного эффекта потепления. Увеличение скорости ветра также ослабляло усиление, вызванное аэрозолями.

Это первое исследование, показавшее, что загрязнение воздуха усиливает потепление, увеличивая грозовые облака. Потепление было удивительно сильным на верхней границе атмосферы днём во время штормов. Усиленные загрязнением наковальни также улавливали больше тепла ночью, приводя к более тёплым ночам.

"Глобальные климатические модели не видят этого эффекта, потому что смоделированные в них грозовые облака не включают достаточной детализации", — сказал Фань. "Большое количество тепла, улавливаемого усиленными загрязнением облаками, потенциально может влиять на региональную циркуляцию и изменять погодные системы".