Мелкие частицы приводят к более ярким облакам в тропиках

Когда облака поднимают тропические воздушные массы выше в атмосфере, этот воздух может переносить газы, которые формируются в мельчайшие частицы, запуская процесс, который в итоге может сделать облака нижнего яруса ярче. К такому выводу пришло исследование под руководством CIRES, опубликованное сегодня в журнале Nature. Облака изменяют радиационный баланс Земли и, в конечном счете, климат, в зависимости от их яркости. Новая работа описывает процесс, который может происходить над 40% поверхности Земли, что может означать, что современные климатические модели недооценивают охлаждающий эффект некоторых облаков.

Понимание того, как эти частицы образуются и влияют на свойства облаков в тропиках, поможет точнее представить облака в климатических моделях и улучшить эти модели. К такому выводу пришла Кристина Уильямсон, учёный из CIRES, работающая в Отделе химических наук NOAA и ведущий автор статьи.

Исследовательская группа выявила механизм формирования этих частиц, используя данные одного из крупнейших и самых продолжительных натурных исследований атмосферы с помощью самолётов-лабораторий. Эта полевая кампания охватила регионы от Арктики до Антарктики в течение трёх лет.

Уильямсон и её коллеги из CIRES, CU Boulder, NOAA и других институтов, включая учёного CIRES Хосе Хименеса, провели глобальные измерения аэрозольных частиц в рамках миссии NASA ATom (Atmospheric Tomography Mission). Во время ATom полностью оснащённый приборами самолёт NASA DC-8 выполнил четыре развёртывания "от полюса до полюса" — каждое состояло из множества полётов в течение 26 дней — над Тихим и Атлантическим океанами во все сезоны. Самолёт летал от уровня моря до высоты около 12 км, непрерывно измеряя парниковые газы, другие следовые газы и аэрозоли.

Исследователи обнаружили, что газы, перенесённые на большие высоты мощными конвективными облаками в тропиках, формировали большое количество очень мелких аэрозольных частиц — процесс, называемый газо-частичным преобразованием. Вне облаков воздух опускался к поверхности, и эти частицы росли по мере конденсации газов на одних частицах и слипания других, образуя меньшее количество более крупных частиц. В конечном итоге некоторые частицы становились достаточно большими, чтобы влиять на свойства облаков в нижней тропосфере.

В своём исследовании учёные показали, что эти частицы делали облака в тропиках ярче. Это важно, поскольку более яркие облака отражают больше энергии солнца обратно в космос.

Команда наблюдала это образование частиц в тропиках над Тихим и Атлантическим океанами. Их модели предполагают наличие глобальной зоны нового образования частиц, охватывающей около 40% поверхности Земли. В местах с более чистым воздухом, где существует меньше частиц из других источников, влияние образования аэрозольных частиц на облака сильнее.