Учені розгадали таємницю найчистішого повітря на Землі

Незалежно від походження, дрібні тверді частинки або краплі рідини, що зависли в повітрі, називаються "аерозолями". Науковці вважають чистим повітря з низьким вмістом аерозолів, не роблячи різниці між природними та промисловими джерелами. Нещодавні дослідження виявили, що хмари та дощ відіграють вирішальну роль в очищенні атмосфери.

Деталі дослідження

На рівень аерозолів над Південним океаном впливає низка факторів. Серед них — кількість соляних бризок і сезонні коливання росту крихітних рослиноподібних організмів, які називаються фітопланктоном і є джерелом сульфатних частинок, що переносяться повітрям. Менше сульфатів утворюється взимку, коли повітря над Південним океаном найбільш чисте.

Але це ще не вся історія. Південний океан також є найхмарнішим місцем на Землі. Тут, як ніде більше на планеті, трапляються короткочасні, неочікувані зливи. Вчені хотіли зрозуміти роль хмар і дощу в очищенні повітря. Найбільшою перешкодою для розуміння цих процесів завжди був брак якісних спостережень за хмарами, опадами та аерозолями в цьому малодослідженому регіоні світу.

На щастя, нове покоління супутників дозволяє вивчати зображення хмар з безпрецедентною деталізацією. Дослідники розробили комп'ютерну програму для розпізнавання різних хмарних патернів над величезною територією Південного океану. Зокрема, вони шукали характерні сотоподібні хмари, які відіграють важливу роль у регулюванні клімату. Їх можна побачити з космосу, оскільки вони мають близько 40-60 кілометрів у діаметрі. Тому ми можемо вивчати їх за допомогою супутникових знімків.

Коли комірка сот заповнена хмарою або "закрита", вона стає білішою і яскравішою, відбиваючи більше сонячного світла назад у космос. Таким чином, ці хмари допомагають підтримувати прохолоду на Землі. Порожні або "відкриті" комірки сот, навпаки, пропускають більше сонячного світла. Ці тонкощі залишаються джерелом помилок у моделюванні клімату Землі, оскільки вони не враховуються належним чином. Важливо правильно врахувати баланс відкритих і закритих комірок, інакше результати можуть бути помилковими.

Що вичищає аерозолі з атмосфери

Тож вчені співставили сотоподібні хмари з даними вимірювань аерозолів обсерваторії Кеннаук/Мейп-Грім, а також зі спостереженнями Бюро метеорології за кількістю опадів з розташованого поруч дощоміра.

Результати показали, що дні з найчистішим повітрям були пов'язані з наявністю відкритих сотових хмар. Автори роботи вважають, що це пов'язано з тим, що ці хмари генерують випадкові інтенсивні зливи, які ніби "вимивають" аерозольні частинки з повітря.

Це суперечить будь-якій логіці, але виявляється, що відкриті комірки містять більше вологи і виробляють більше дощу, ніж пухнасті білі закриті комірки, заповнені хмарою. Відкриті сотоподібні хмари виробляють у шість разів більше дощу, ніж закриті.

Тож те, що з супутника виглядає як менш хмарна погода, насправді викликає найефективніші зливи для вимивання аерозолів. Тоді як заповнені або закриті соти, які виглядають більш хмарними, є менш ефективними.

Це був один з найдивовижніших аспектів наших висновків. Ми виявили, що порожні соти набагато частіше зустрічаються в зимові місяці, коли повітря найчистіше. Ми також хотіли дізнатися, що змушує хмарні поля виглядати так, як вони виглядають. Наш аналіз припускає, що великомасштабні погодні системи контролюють структуру хмарного поля. Коли некеровані шторми проносяться над Південним океаном, вони створюють ці відкриті та закриті осередки,
– пишуть учені в своєму дослідженні.

Свіже повітря і кращі кліматичні моделі

Дослідження додало новий шматочок до загадки, чому в Південному океані найчистіше повітря у світі. Ключовим фактором, судячи з усього, є дощі, особливо дощі з цих прозорих, відкритих хмар з комірчастими сотами.

Взимку ці комірчасті хмари також зустрічаються як у Північній Атлантиці, так і в північній частині Тихого океану. Тож робота також допоможе пояснити, як ці хмари видаляють аерозолі, включаючи пил і забруднення в цих регіонах.

Висновки допоможуть вдосконалити кліматичні моделі, що дасть змогу робити точніші прогнози.