Влияние солнечного света, рассеянного облаками, на энергетический баланс Земли зависит от длины волны света

Атмосферные ученые, пытающиеся определить, как облака ограничивают количество солнечного света, доступного для нагрева Земли, выяснили, что это зависит от длины волны измеряемого солнечного света. Этот неожиданный результат поможет исследователям улучшить представление облаков в климатических моделях. Кроме того, ученые обнаружили, что солнечный свет, рассеянный облаками — причина, по которой отдыхающие на пляже могут получить солнечный ожог в пасмурные дни — является важным компонентом вклада облаков в энергетический баланс Земли. Учет этого вклада повысит точность климатических моделей, сообщила команда из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США в Geophysical Research Letters.

"Количество энергии солнца, достигающее поверхности Земли, является основным фактором, определяющим температуру Земли. Облака — один из наименее изученных аспектов изменения климата. Они могут блокировать солнце, но свет также может отражаться от одного облака в тень другого и увеличивать солнечную энергию, попадающую на Землю", — сказал атмосферный ученый PNNL Евгений Кассианов.

Исследователи традиционно оценивали чистый эффект облаков, измеряя широкий спектр солнечного света, достигающего поверхности Земли, от ультрафиолетового до инфракрасного. Однако облака белые, потому что крупные капли воды в них рассеивают свет всех цветов почти одинаково в видимой части спектра. В отличие от них, аэрозоли рассеивают свет разных цветов неравномерно. Команда использовала спектральный радиометр в Исследовательской климатической установке по измерению атмосферного излучения Министерства энергетики США в Оклахоме, который измеряет яркость на четырех длинах волн видимого света и двух — инфракрасного, что также позволило рассчитать яркость безоблачного неба.

Сравнение измерений для облачного неба с расчетами для чистого неба показало, что в среднем кучевые облака охлаждают поверхность Земли на несколько процентов в летний день. Однако два компонента имели противоположные эффекты: прямой (тень от облаков) охлаждает, а рассеянный (свет между и под облаками) — нагревает поверхность. В Оклахоме летом яркость облачного неба могла превышать расчетную для чистого неба до 30%, что объясняется захваченным рассеянным светом.

Эффект также менялся в зависимости от длины волны в видимом спектре. Наименьшее охлаждение и нагрев наблюдались на фиолетовом конце спектра, а наибольшее — в инфракрасном. Поскольку капли облаков рассеивают свет почти равномерно, причиной различий, вероятно, являются аэрозоли, которые более чем в 100 раз меньше и рассеивают длины волн по-разному. Эти результаты важно учитывать при изучении взаимодействия аэрозолей и облаков в климатических моделях.