Холодные небеса: исследователи расширяют понимание формирования ледяных облаков

Группа исследователей атмосферы разработала новый вычислительный модуль, который позволяет точнее моделировать формирование ледяных кристаллов в атмосфере. Учёные, включая докторов Сяохун Лю и Стива Гана из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL), показали, что образование кристаллов зависит как от аэрозолей, так и от влажности воздуха.

Этот модуль, интегрированный в глобальную климатическую модель Community Atmosphere Model (CAM5), важен для изучения климата и изменения климата. Ледяные облака играют ключевую роль в энергетическом балансе на верхней границе атмосферы и в Арктике. Новый подход позволяет моделировать перенасыщение воздуха водяным паром относительно льда, гомогенное и гетерогенное образование ледяных ядер на частицах сульфатных и пылевых аэрозолей, а также корректно рассчитывать облачный покров.

Модуль был протестирован с помощью климатологических симуляций и методов hindcasting (ретроспективного прогноза) на основе комплекса спутниковых и in situ наблюдений. Он более точно воспроизводит наблюдаемые закономерности и частоту ледяного перенасыщения и содержания льда в облаках, что повышает уверенность в понимании влияния антропогенных и природных частиц в воздухе на ледяные облака. Исследование также показало, что рост ледяных кристаллов снижает влажность воздуха.

Работа основана на коде нуклеации льда, также разработанном Сяохун Лю, и новом описании осаждения водяного пара на кристаллы льда в смешанно-фазовых облаках. В дальнейшем с помощью CAM5 будут изучены чувствительность моделируемого климата к выбросам и роль нуклеации льда в климатическом отклике.