Наблюдение за наноразмерными кристаллами льда в реальном времени улучшит климатические модели и прогнозы погоды

Исследователи разработали новый метод для обнаружения и изучения формирования льда в смешаннофазных облаках, что значительно расширяет возможности учёных в прогнозировании погоды и моделировании климата.

"Облака играют ключевую роль в климате Земли и круговороте воды, влияя как на количество осадков, так и на энергетический баланс планеты, — говорит Девендра Пал, постдокторант и лектор сезонных курсов на кафедре атмосферных и океанических наук Университета Макгилла. — Но смешаннофазные облака трудно понять и смоделировать, отчасти потому, что исследователи до сих пор не до конца знают, как в них образуются и ведут себя со временем более мелкие кристаллы льда".

"Наблюдая за тем, как эти нанокристаллы образуются, растут и рассеивают солнечный свет, мы можем повысить точность прогнозов погоды и климатических моделей", — добавил Пал, который руководил исследованием совместно с Парисой Арией, профессором химии и атмосферных и океанических наук имени Джеймса Макгилла.

Эта работа опубликована в журнале npj Climate and Atmospheric Science.

До сих пор наноразмерные кристаллы льда были слишком малы для прямого наблюдения в реальном времени или для отличия от жидких капель. Команда преодолела это ограничение, создав камеру для исследования нуклеации льда в реальном времени (MRINC), которая моделирует условия в облаках в лаборатории. Используя метод цифровой голографической микроскопии и программное обеспечение на основе искусственного интеллекта, учёные впервые смогли в реальном времени наблюдать формирование кристаллов льда в наномасштабе, определять их тип, размер, форму и текстуру поверхности.

"Из-за отсутствия технологий ни одна из моделей изменения климата не могла точно предсказать поведение этих мелких кристаллов льда. MRINC позволяет нам углубить понимание процессов взаимодействия между нуклеацией льда, радиацией и изменением климата", — отметила Париса Ария.

Это открытие важно для всех, кого затрагивают меняющиеся погодные условия — от фермеров и градостроителей до служб реагирования на стихийные бедствия и климатических политиков. Следующим шагом станет адаптация системы MRINC для полевых исследований на борту самолётов и в обсерваториях на вершинах гор, что позволит отслеживать влияние различных частиц, таких как загрязнения, пыль или дым от лесных пожаров, на образование льда.