Взрывное происхождение «вторичного» льда — и снега

Новое исследование ученых из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, представило прямые доказательства того, что разрушение переохлажденных капель мороси приводит к взрывному «размножению» льда в облаках. Эти выводы важны для прогнозов погоды, климатического моделирования, водных ресурсов и инфраструктуры.

Результаты, основанные на шестилетних данных радиолокационных и аэрологических измерений в смешанных облаках (из капель воды и льда) в Арктике при температурах от 0 до -10°C, показывают, что процесс замерзания и фрагментации капель мороси играет ключевую роль в образовании льда и потенциального снега. «Теперь климатические и прогностические модели могут сделать шаг вперед, используя гораздо более реалистичную физику для моделирования "вторичного" образования льда», — отмечает ведущий автор работы, атмосферный ученый Эдвард Люк.

Ранее считалось, что вторичный лед образуется в основном за счет процесса осколочного дробления при обледенении (когда крупные ледяные частицы собирают и замораживают мелкие капли). Новые данные свидетельствуют, что более крупные переохлажденные капли (морось) играют гораздо более важную роль. При столкновении с ледяной частицей такая капля замерзает, давление расширяющегося льда разрывает её, порождая множество новых ледяных частиц. «Мы предоставили доказательства, что этот каскадный процесс может увеличивать концентрацию ледяных частиц в облаках в 10–100, а иногда и в 1000 раз!» — пояснил Люк.

Исследование основано на анализе миллионов образцов данных миллиметрового радиолокатора и зондовых наблюдений на Аляске. Эти данные позволили впервые количественно оценить фактор размножения льда для различных условий в облаках. Понимание этого механизма поможет точнее прогнозировать количество снега, накапливающегося в водосборных бассейнах, а также эволюцию и продолжительность жизни облаков, что критически важно для климатических моделей, особенно в чувствительной Арктике.