Пыль — и микробы, которые на ней перемещаются, — влияют на дождь и климат
Пыльный воздух, переносимый через Тихий океан из Азии и Африки, играет критическую роль в формировании осадков на западе США, страдающем от засухи. Новое исследование, представленное сегодня, предполагает, что точный химический состав этой пыли, включая содержащиеся в ней микробы, является ключом к количеству дождя и снега, выпадающих из облаков в регионе. Эта информация может помочь улучшить прогнозы осадков и объяснить, как загрязнение воздуха из различных источников влияет на региональный климат в целом.
Доклад о влиянии аэрозолей на облака и климат будет представлен на 248-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).
«Мы выяснили, что не все частицы в воздухе на больших высотах одинаково влияют на облака. Мы начинаем думать, что эти различия влияют на распределение дождя», — говорит Ким Пратер, доктор философии.
Большая часть пыли, которую команда Пратер из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаруживает в облаках и осадках, происходит из азиатских и китайских пустынь. Она переносится на запад струйным течением, где смешивается с другими частицами в воздухе, такими как морские брызги и дым. Пратер отмечает, что каждый из этих типов частиц — коллективно известных как аэрозоли — оказывает свое, характерное влияние на облака.
Ключевым фактором, превращающим обычные облака в источники дождя, является их способность формировать ледяные кристаллы вокруг микроскопических частиц, которые проникают в них и служат «зародышами», поясняет Пратер. Без ледяных кристаллов как катализатора формирование осадков внутри облаков может быть нарушено.
«Стандартное представление таково: чем больше льда в облаке, тем выше вероятность выпадения из него осадков. Наша цель — зафиксировать начальные стадии формирования льда и выяснить, на каких именно химических составляющих он образуется».
Пратер и её команда используют специальные масс-спектрометры одиночных частиц, которые в реальном времени анализируют капли облаков и ледяные кристаллы. Эти приборы установлены на исследовательских самолетах, пролетающих сквозь облака высоко над западным побережьем. Одно из её самых недавних и удивительных открытий заключается в том, что исследуемый материал содержит множество признаков жизни.
«Мы видим много биологических компонентов, таких как бактерии и молекулы, связанные с микробной жизнью. Фактически, многие виды, которые мы находим в ледяных кристаллах, содержат эти биологические химические вещества и не являются просто пылевыми частицами».
Пратер предполагает, что микробы путешествуют «автостопом» на частицах песка, железа и другого мусора, поднятого в воздух из пустынных регионов. Микробы и биологические компоненты также могут смешиваться с пылью во время её переноса через Тихий океан. Она и её команда стремятся выяснить, насколько важны эти биологические частицы в процессе образования дождя.
Такие исследования в конечном итоге могут привести к более точному прогнозированию погоды и осадков. Лишь недавно некоторые компьютерные модели погоды начали использовать данные о пыли, собранные спутниковыми снимками, фиксирующими её движение к западному побережью.
«В долгосрочной перспективе наша цель — научиться прогнозировать, сколько осадков можно ожидать при приближении определенных аэрозолей, таких как пыль. Это высокая цель, но мы продвигаемся вперед».
Ещё одним результатом её исследований может стать способ улучшения технологии засева облаков. Пратер отмечает, что её текущая работа может помочь найти более эффективные способы засева облаков, основанные на изучаемых ею природных процессах: «Ясно, что природа разработала очень эффективные способы засева облаков, поэтому, возможно, мы могли бы взять у неё на вооружение несколько приёмов».