Антарктида кажется территорией "вечного льда", но новое исследование показывает неожиданную деталь: в антарктических облаках льда может быть меньше, чем мы интуитивно ожидаем.
Учёные выяснили, что в воздухе над Южным океаном и материком встречается удивительно мало частиц, которые запускают образование кристаллов льда в облаках. Это важно для климата, потому что состав облаков влияет на то, сколько солнечной энергии Земля отражает обратно в космос. Об этом сообщает журнал Geophysical Research Letters.
Чтобы внутри облака появились кристаллы льда, одной низкой температуры часто недостаточно. В реальной атмосфере лёд обычно формируется, когда есть микроскопические "частицы-зародыши льда" — крошечные примеси, на которых водяные капли начинают кристаллизоваться.
Такие частицы бывают разного происхождения. Это может быть минеральная пыль, фрагменты почвы, пепел, аэрозоли морских брызг или биологические компоненты — например, белки и органические частицы, связанные с живыми организмами. Именно они помогают переохлаждённой воде перейти в твёрдое состояние даже там, где "самопроизвольное" замерзание происходило бы гораздо реже, пишет planet-today.
Исследователи проанализировали пробы воздуха, собранные на нескольких антарктических форпостах, и пришли к выводу, что над Южным океаном вокруг Антарктиды концентрация частиц-зародышей льда низкая. На фоне репутации Антарктиды как ледяной пустыни это звучит парадоксально, но физика облаков устроена так, что "лёд на поверхности" и "лёд в облаках" — не одно и то же.
Судя по результатам, особенно низкие значения фиксировались на двух наиболее южных станциях. Пробы брали всего в районе трёх станций, поэтому авторы осторожны с обобщениями: они предполагают, что похожая картина может распространяться и на другие части континента, но для уверенности нужны дополнительные измерения, чтобы закрыть пробелы по регионам и сезонам.
Низкая концентрация ледяных "зёрен" меняет то, из чего состоят облака. Когда таких частиц мало, значительная часть воды в облаках остаётся жидкой, хотя и переохлаждённой. Это принципиально влияет на отражательную способность: облака, богатые жидкой водой, часто сильнее отражают солнечный свет, чем более "ледяные" облака.
В результате получается своеобразный климатический эффект: такие облака могут помогать Южному полушарию сильнее отражать энергию Солнца и тем самым немного смягчать нагрев. Исследование дополняет понимание того, как "аномальные" облака Антарктики вписываются в общую систему климатических обратных связей.
Авторы обсуждают и риск: по мере потепления ситуация с частицами-зародышами льда может измениться. Если ледники отступают, обнажается больше суши, а биосфера становится активнее, то источников аэрозолей и биологических частиц потенциально становится больше. В таком сценарии концентрация ледяных ядер в воздухе может вырасти.
Если в облаках станет больше центров кристаллизации, доля жидкой воды может уменьшиться, а отражательная способность — снизиться. Тогда регион и прилегающие акватории будут поглощать больше солнечной энергии, что способно усилить потепление через обратную связь. Поэтому фиксация "текущего состояния" антарктической атмосферы рассматривается как важная точка отсчёта для оценки будущих изменений.
Облака — одна из самых сложных частей климатического моделирования. Здесь важно не только "есть облака или нет", но и их микрофизика: размер капель, доля льда и воды, наличие аэрозолей. Дефицит ледяных ядер над Антарктидой — это как редкий естественный эксперимент, который помогает уточнять модели.
Если учёные лучше поймут, когда и почему облака там остаются "влажными", можно точнее оценивать вклад Южного океана и Антарктиды в энергетический баланс планеты. А значит — аккуратнее прогнозировать, как будет меняться регион в условиях продолжающегося потепления.
Внешне облака над Антарктидой могут выглядеть привычно, но внутри у них разные сценарии "работы" с солнечной энергией.
• Ледяные облака чаще содержат больше кристаллов, и их свойства зависят от того, как эти кристаллы растут и оседают.
• Водонасыщенные (с переохлаждённой жидкой водой) дольше сохраняют капли в жидком состоянии и нередко отражают больше солнечного света.
• Переход от "водного" режима к "ледяному" во многом определяется наличием частиц-зародышей льда в воздухе.
• Изменение источников аэрозолей способно сдвигать баланс между этими режимами, влияя на региональный климат.
Такая особенность атмосферы Антарктиды выглядит как "хорошая новость" для охлаждения, но у неё есть две стороны. Важно держать их одновременно, без упрощений.
Плюсы:
Больше переохлаждённой жидкой воды в облаках может означать более высокую отражательную способность.
Это потенциально помогает сдерживать нагрев в Южном полушарии на фоне глобального потепления.
Явление даёт учёным ценные данные для проверки и улучшения климатических моделей.
Минусы:
Эффект может быть нестабильным: при изменении биосферы и источников аэрозолей баланс может быстро сдвинуться.
Более высокий приток ледяных ядер способен уменьшить отражение света и усилить потепление через обратную связь.
Наблюдений пока мало по географии: нужны дополнительные станции и серии измерений, чтобы не переоценить локальные данные.
Потому что для образования кристаллов нужны частицы-зародыши. Если их мало, вода может оставаться жидкой даже при очень низких температурах, то есть быть переохлаждённой.
Это могут быть минеральная пыль, почвенные аэрозоли, пепел, морские брызги и биологические частицы. Конкретный вклад зависит от региона и сезона.
Если ледяных ядер станет больше, доля жидкой воды в облаках может снизиться, а отражательная способность — ухудшиться. Это способно усилить региональное потепление через обратную связь.
Корректнее говорить о потенциальном охлаждающем эффекте облаков, богатых жидкой водой. Насколько он устойчив и как изменится в будущем, ещё предстоит уточнить расширенными наблюдениями.