Флуоресцентный свет выявляет невидимый дым на больших высотах

Флуоресцентная лидарная технология позволяет точнее определять происхождение частиц в атмосфере. Метод также может визуализировать слои частиц, которые ранее были практически невидимы. К такому выводу пришла команда из Института тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS) на основе анализа 250 часов лидарных измерений над Лейпцигом в 2022 и 2023 годах. Работа опубликована в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.

Исследователи неоднократно наблюдали очень тонкие слои дыма на больших высотах, которые происходили от лесных пожаров в Канаде, но не были видны с помощью традиционных методов. Это говорит о том, что верхняя тропосфера над Европой может быть более загрязнена, чем предполагалось ранее, особенно в сезон лесных пожаров. Наблюдения также показывают, что тонкие слои дыма могут способствовать образованию ледяных облаков.

«Помимо важности для идентификации типов аэрозолей, наши результаты указывают на ещё одну возможность флуоресцентной лидарной техники: обнаружение оптически тонких аэрозольных слоев. В нескольких измерениях с новым флуоресцентным каналом усиленный флуоресцентный сигнал указывал на наличие аэрозольных слоев, которые остались незамеченными при использовании исключительно предыдущей стандартной техники», — сообщает Бенедикт Гаст из TROPOS. Это было особенно впечатляюще 21 сентября 2022 года: с помощью обычных методов верхняя тропосфера казалась довольно чистой. Однако повышенный коэффициент обратного флуоресцентного рассеяния выявил несколько других флуоресцирующих аэрозольных структур на высотах около 5, 7, 9 и 10 км.

Из-за своей малой оптической толщины такие тонкие высокие аэрозольные слои могут не оказывать существенного прямого радиационного воздействия, но содержащиеся в них частицы могут влиять на образование облаков, например, выступая в качестве ледообразующих частиц (INP). Несколько наблюдений показали перистые облака непосредственно под слоями дыма. Это указывает на то, что дым мог быть основным источником ледяных ядер в таких случаях, а гетерогенное замерзание — доминирующим процессом.

Измерения в Лейпциге 2022/23 годов показали, что оптически тонкие слои дыма, невидимые для обычных лидарных систем, на больших высотах встречаются чаще, чем считалось ранее. Исследование таких аэрозольных слоев с помощью флуоресцентных лидаров может дать больше ясности. Система MARTHA в TROPOS в Лейпциге с конца 2023 года проходит фундаментальную модернизацию с установкой нового, более мощного лазера и 32-канального спектрометра.