Ученые разгадали тайну самого чистого воздуха на Земле

Независимо от происхождения, мелкие твердые частицы или капли жидкости, взвешенные в воздухе, называются "аэрозолями". Ученые считают чистым воздух с низким содержанием аэрозолей, не делая разницы между природными и промышленными источниками. Недавние исследования обнаружили, что облака и дождь играют решающую роль в очистке атмосферы.

Смотрите также Могут ли многочисленные вулканы Антарктиды снова начать извергаться?

Детали исследования

На уровень аэрозолей над Южным океаном влияет ряд факторов. Среди них — количество соляных брызг и сезонные колебания роста крошечных растительноподобных организмов, которые называются фитопланктоном и являются источником сульфатных частиц, переносимых воздухом. Меньше сульфатов образуется зимой, когда воздух над Южным океаном наиболее чистый.

Но это еще не вся история. Южный океан также является самым облачным местом на Земле. Здесь, как нигде больше на планете, случаются кратковременные, неожиданные ливни. Ученые хотели понять роль облаков и дождя в очищении воздуха. Самым большим препятствием для понимания этих процессов всегда был недостаток качественных наблюдений за облаками, осадками и аэрозолями в этом малоисследованном регионе мира.

К счастью, новое поколение спутников позволяет изучать изображения облаков с беспрецедентной детализацией. Исследователи разработали компьютерную программу для распознавания различных облачных паттернов над огромной территорией Южного океана. В частности, они искали характерные сотовидные облака, которые играют важную роль в регулировании климата. Их можно увидеть из космоса, поскольку они имеют около 40-60 километров в диаметре. Поэтому мы можем изучать их с помощью спутниковых снимков.

Когда ячейка сот заполнена облаком или "закрыта", она становится белее и ярче, отражая больше солнечного света обратно в космос. Таким образом, эти облака помогают поддерживать прохладу на Земле. Пустые или "открытые" ячейки сот, наоборот, пропускают больше солнечного света. Эти тонкости остаются источником ошибок в моделировании климата Земли, поскольку они не учитываются должным образом. Важно правильно учесть баланс открытых и закрытых ячеек, иначе результаты могут быть ошибочными.

Что вычищает аэрозоли из атмосферы

Поэтому ученые сопоставили сотовидные облака с данными измерений аэрозолей обсерватории Кеннаук/Мейп-Грим, а также с наблюдениями Бюро метеорологии за количеством осадков из расположенного рядом дождемера.

Результаты показали, что дни с самым чистым воздухом были связаны с наличием открытых сотовых облаков. Авторы работы считают, что это связано с тем, что эти облака генерируют случайные интенсивные ливни, которые как бы "вымывают" аэрозольные частицы из воздуха.

Это противоречит любой логике, но оказывается, что открытые ячейки содержат больше влаги и производят больше дождя, чем пушистые белые закрытые ячейки, заполненные облаком. Открытые сотовидные облака производят в шесть раз больше дождя, чем закрытые.

Поэтому то, что со спутника выглядит как менее облачная погода, на самом деле вызывает самые эффективные ливни для вымывания аэрозолей. Тогда как заполненные или закрытые соты, которые выглядят более облачными, менее эффективны.

Это был один из самых удивительных аспектов наших выводов. Мы обнаружили, что пустые соты гораздо чаще встречаются в зимние месяцы, когда воздух чище всего. Мы также хотели узнать, что заставляет облачные поля выглядеть так, как они выглядят. Наш анализ предполагает, что крупномасштабные погодные системы контролируют структуру облачного поля. Когда неуправляемые штормы проносятся над Южным океаном, они создают эти открытые и закрытые ячейки,
– пишут ученые в своем исследовании.

Свежий воздух и лучшие климатические модели

Исследование добавило новый кусочек к загадке, почему в Южном океане самый чистый воздух в мире. Ключевым фактором, судя по всему, являются дожди, особенно дожди из этих прозрачных, открытых облаков с ячеистыми сотами.

Зимой эти ячеистые облака также встречаются как в Северной Атлантике, так и в северной части Тихого океана. Поэтому работа также поможет объяснить, как эти облака удаляют аэрозоли, включая пыль и загрязнения в этих регионах.

Выводы помогут усовершенствовать климатические модели, что позволит делать более точные прогнозы.