Облака в южном полушарии изучены точнее
Облака в южном полушарии отражают больше солнечного света, чем в северном. Причина — более частое наличие капель жидкой воды из-за сочетания восходящих потоков и более чистой окружающей среды. В исследовании, опубликованном в журнале Atmospheric Chemistry and Physics, группа учёных под руководством Института тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS) обнаружила более сильное влияние восходящих потоков, чем ожидалось. Новые результаты стали возможны благодаря долгосрочным измерениям в Лейпциге (Германия), Лимассоле (Кипр) и Пунта-Аренас (Чили).
Измерения в Пунта-Аренас, охватывающие три года, являются самым длительным набором данных о свойствах облаков, полученным с помощью наземного лидара и радара в регионе Южного океана. С 2018 по 2021 год международная команда из Университета Магалланес (UMAG), TROPOS и Лейпцигского университета проводила обширные наблюдения за аэрозолями, облаками, ветром и осадками на юге Чили в рамках полевого эксперимента DACAPO-PESO. Данные из Лейпцига и с Кипра (кампания CyCARE, 2016–2018 гг.) помогли дать глобальный контекст находкам.
Главной целью измерений в чистой окружающей среде на южной оконечности Южной Америки было изучение взаимодействий между аэрозолями и облаками в регионе, где до сих пор почти не было долгосрочных данных. Для этого TROPOS доставил в Пунта-Аренас две контейнерные лаборатории мобильной обсерватории LACROS, оснащённые множеством лидаров, радаров, радиометров, солнечных фотометров и другим оборудованием.
Первоначально измерения планировались на один год, но из-за пандемии COVID-19 и ограничений на поездки они были продлены на два года до конца 2021 года. «С научной точки зрения эта задержка принесла большую пользу», — отмечает аспирант TROPOS Кевин Онойзер. В этот период произошли масштабные лесные пожары «Чёрного лета» 2019/20 в Австралии, чей дым был перенесён более чем на 10 000 км через Тихий океан в Южную Америку и наблюдался там на высотах до 25 км.
«С DACAPO-PESO мы заполнили давний пробел в измерениях для южного полушария. Свободно доступные данные теперь могут помочь улучшить современные климатические модели», — объясняет д-р Борис Барха из UMAG.
Основным же достижением проекта стало исследование различий тонких облачных слоёв над Лейпцигом, Лимассолом и Пунта-Аренас. Из-за высокого процента океанов атмосфера в южном полушарии чище, то есть содержит меньше аэрозольных частиц. «Меньше частиц — меньше ядер льдообразования в атмосфере. Поэтому облака в средних широтах южного полушария замерзают гораздо реже и содержат больше жидкой воды при одинаковых температурах. Это одна из причин, почему глобальные климатические модели всё ещё не могут с достаточной точностью представить радиационный баланс южного полушария», — резюмирует д-р Патрик Зайферт из TROPOS. В диапазоне температур от -24 до -8 °C недостаток ядер льдообразования приводил к тому, что облака над Пунта-Аренас формировали лёд в среднем на 10–40% реже, чем облака над Лейпцигом.
Однако, вопреки предыдущим исследованиям, различия в загрязнении атмосферы — не единственная причина наблюдаемых контрастов, особенно при более низких температурах. Исследования на юге Чили показали, что облака часто находятся под влиянием так называемых гравитационных волн. Сильный западный ветер с Тихого океана сталкивается с Андами, смещается вверх и создаёт эти волны. «Измеряя восходящие и нисходящие ветры внутри облаков, мы смогли обнаружить облака, на которые повлияли эти волны, и исключить их из общей статистики. Это позволило нам показать, что именно эти гравитационные волны, а не недостаток ядер льдообразования, в основном ответственны за избыток капель в облаках при температурах ниже -25 °C», — объясняет д-р Мартин Раденц из TROPOS. Для дальнейшего изучения роли ядер льдообразования необходимы новые измерения движения воздуха в облаках в других регионах Южного полушария.