Аэрозоли от загрязнения, пыльных бурь и лесных пожаров могут усиливать грозы

Наблюдения за атмосферой Земли показывают, что грозы часто бывают сильнее при высоких концентрациях аэрозолей — взвешенных частиц, слишком мелких, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Например, вспышки молний происходят чаще вдоль судоходных маршрутов, где грузовые суда выбрасывают в воздух твердые частицы, по сравнению с окружающими акваториями океана. Самые интенсивные тропические грозы формируются над сушей, где концентрация аэрозолей повышена как из-за природных источников, так и из-за деятельности человека.

Хотя связь между аэрозолями и грозами ученые наблюдают десятилетиями, причина этой ассоциации до конца не ясна. Теперь исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили новый механизм, с помощью которого аэрозоли могут усиливать грозовую активность в тропических регионах. Используя идеализированное моделирование динамики облаков, они выяснили, что высокие концентрации аэрозолей могут усиливать грозовую активность, повышая влажность воздуха вокруг облаков.

Этот новый механизм, который команда назвала механизмом «увлажнения-захвата» (humidity-entrainment), может быть включен в погодные и климатические модели, чтобы помочь предсказать, как грозовая активность в регионе может меняться с изменением уровня аэрозолей. «Возможно, что, очищая от загрязнения, регионы будут испытывать меньше штормов», — отмечает Тим Кронин, доцент кафедры атмосферных наук MIT. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Для проверки гипотез ученые использовали идеализированную модель, симулирующую динамику облаков над квадратом тропического океана шириной 128 км. Они подавляли процессы, лежащие в основе двух ранее предложенных механизмов влияния аэрозолей на грозы, но интенсивность штормов в модели все равно росла с увеличением концентрации аэрозолей. Это указало на работу иного механизма.

Исследователи предположили, что аэрозольные облака, в которых подавлено выпадение осадков, могут сильнее испарять влагу в окружающее пространство. Это повышает влажность прилегающего воздуха, создавая более благоприятные условия для развития сильных восходящих потоков, которые и порождают грозы. Моделирование подтвердило, что при высоких концентрациях аэрозолей низкие облака реже проливаются дождем, а вместо этого формируют у поверхности влажный слой воздуха. Этот слой действует как «затравка» для мощных восходящих потоков, способных подняться на высоту 10–15 км, необходимую для формирования грозы.

«Мы предоставили новый механизм, который дает основание прогнозировать более сильные грозы в частях мира с большим количеством аэрозолей», — заключает соавтор работы Тристан Эбботт. Это открытие указывает на ранее недооцененный след человеческой деятельности в климатической системе.