Самолеты вызывают осадки и "дырявые" облака

Новое исследование показывает, что турбовинтовые и реактивные самолеты при наборе высоты или снижении в определенных атмосферных условиях могут непреднамеренно "засевать" облака среднего яруса, вызывая формирование узких полос снега или дождя, которые выпадают на землю. В результате этого процесса в облаках остаются отверстия или каналы причудливой формы, которые давно вызывают интерес у публики.

Ключевой ингредиент для образования этих дыр в облаках — капли воды при температурах ниже точки замерзания, примерно ниже 5 градусов по Фаренгейту (-15 °C). Когда воздух охлаждается за винтами самолета или над крыльями реактивного лайнера, эти капли замерзают и падают к Земле.

«Каждый раз, когда самолеты пролетают в этих специфических условиях, они изменяют облака таким образом, что это может привести к усилению осадков поблизости», — говорит Эндрю Хеймсфилд, ученый из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) и ведущий автор нового исследования. «Просто пролетая через эти облака, самолет может произвести столько же осадков, сколько и с помощью специальных реагентов для засева по тому же пути в облаке».

Осадки от самолетов могут быть особенно частыми в таких регионах, как Тихоокеанский северо-запад США и Западная Европа, из-за частого возникновения там облачных слоев с переохлажденными каплями.

Исследование, которое дает ответы на давние вопросы о необычных облачных образованиях, известных как hole-punch или canal clouds, публикуется в этом месяце в Bulletin of the American Meteorological Society.

Наблюдение за снегом

Ученые ранее не наблюдали снег, выпадающий на землю в результате воздействия самолета, до случая, когда Хеймсфилд и его коллеги в 2007 году пролетели через полосу снега к западу от аэропорта Денвера. Последующий анализ данных наземного радара показал необычное эхо, указывающее, что полоса осадков сформировалась быстро и имела необычную форму.

Просмотр записей с камер самолета показал отверстие в сплошном слое высококучевых облаков и выпадение снега до земли. Поскольку отверстие было ориентировано в том же направлении, что и стандартные маршруты коммерческих самолетов в регионе, исследователи предположили, что пролет самолета вызвал образование ледяных частиц и их выпадение в виде снега вдоль его пути.

Анализ записей Федерального управления гражданской авиации США показал, что турбовинтовые самолеты двух авиакомпаний пролетели рядом с местом образования "дыры". Снег начал выпадать примерно через пять минут после пролета второго самолета. Снегопад в полосе длиной около 20 миль и шириной 2,5 мили продолжался около 45 минут, в результате чего на земле выпало около двух дюймов снега.

Механизм "засева"

Облачные слои над Денвером содержали переохлажденные капли — частицы воды, остающиеся жидкими даже при температурах до -35 °F (около -34 °C). Когда турбовинтовой самолет пролетает через такой слой, концы его винтов вызывают быстрое расширение воздуха. Расширяясь, воздух охлаждается и заставляет переохлажденные капли замерзать, превращаясь в ледяные частицы, которые выпадают из облаков в виде снега или дождя.

Исследователи также изучили эффект охлаждения над крыльями реактивных самолетов, что объясняет более ранние наблюдения воздействия реактивных лайнеров. Для запуска эффекта "засева" реактивным самолетам нужны более низкие температуры (ниже примерно от -4 до -13 °F, или от -20 до -25 °C). Воздух, вынужденный расширяться над крыльями при движении самолета, охлаждается и замораживает капли в облаке.

«Это, по-видимому, происходит часто, прямо внутри облачных слоев, — говорит Хеймсфилд. — Вы не обязательно увидите это со спутника или с земли. У меня не было идеи, что такое происходит. Я сидел в задней части самолета. И тогда этот набор данных просто упал нам в руки. Это была удача».