Как более высокие волны вызывают больше ледяных облаков? Объяснение исследовательской экспедиции в арктическое море

Исследования уже доказали, что площадь морского льда в Арктике быстро сокращается из-за глобального потепления, и что температура и влажность в Арктике существенно изменились. К сожалению, понять, как именно эти изменения влияют на формирование облаков в регионе, очень сложно, а состав и фаза облаков являются важными аспектами, которые необходимо учитывать в прогнозных численных моделях.

В недавнем исследовании, опубликованном в Письма о геофизических исследованиях, группа ученых во главе с доктором Джун Иноуэ из Национального института полярных исследований, Япония, попыталась ответить на специфический вопрос: могут ли более высокие волны в Арктическом море способствовать образованию ледяных облаков? Поначалу этот вопрос может показаться странным, потому что большинство людей и представить себе не могли, что между этими двумя природными явлениями может существовать связь. Однако, как показывают результаты этого исследования, вполне вероятно, что он есть.

Глобальное потепление вызывает быстрое уменьшение площади морского льда, что влияет на погодные условия и, что удивительно, увеличивает высоту волн в Арктике. В новом исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters (10.1029 / 2021GL094646), японские ученые проанализировали данные исследовательской экспедиции 2018 года в Чукотское море, чтобы продемонстрировать своеобразную связь, существующую между морскими брызгами, вызванными высокими волнами, и образованием содержащих лед облаков. Их результаты открывают путь к более точным моделям изменения климата и морского льда. Предоставлено: NIPR / JAMSTEC / Технологический институт Китами.

Полевые данные, использованные в исследовании, были собраны в ноябре 2018 года во время экспедиции в Чукотское море в арктическом регионе на японском исследовательском судне RV Mirai. Предыдущие исследования в этом районе показали, что сокращение морского льда в Арктике привело к учащению активных погодных систем, более сильным ветрам и более высоким волнам. Т

Исследовательская группа подозревала, что эти факторы могут повлиять на формирование и состав облаков, потому что грохочущие волны и сильный ветер могут вызывать рассеивание органических частиц на поверхности моря в атмосфере в виде морских брызг. Когда эти взвешенные органические частицы достигают достаточно большой высоты, они действуют как «зародыши», которые способствуют образованию кристаллов льда, за что они получили название «зарождающиеся во льду частицы» (INP). Эти кристаллы льда продолжают расти, замораживая окружающие капли воды, образуя так называемые ледяные облака.

Чтобы подтвердить эту гипотезу, доктор Иноуэ и его команда на НИС «Мирай» в течение 12 дней периодически развертывали различные измерительные приборы в ключевых точках Чукотского моря. Датчики частиц облаков были запущены с корабля с помощью воздушного шара для анализа фазы облаков, аэрозоли из окружающей среды регулярно отбирались на борту для химического анализа, и постоянно производились измерения высоты волн и скорости ветра. Более того, исследователи провели измерения мутности с разных глубин, чтобы прояснить взаимосвязь между погодой и условиями океана.

Проанализировав все собранные данные, ученым удалось составить более четкое и подтвержденное доказательствами представление о ситуации. «Чукотское море относительно мелкое, средняя глубина всего 40 метров. Там смешанные слои океана развиваются и выходят на морское дно, причем облака служат резервуаром для INP, которые поднимаются турбулентной кинетической энергией », — объясняет д-р Иноуэ.« Морские брызги, вызванные сильными ветрами и высокими волнами, переносят эти INP в атмосферу. , способствуя образованию ледяных облаков ». Он добавляет, что это одна из первых работ, в которых одновременно связываются структура океана, состояние морской поверхности, а также характеристики аэрозолей и облаков.

Понимание, полученное в результате этого исследования, очень важно, если мы хотим точно предсказать влияние глобального потепления на Арктику. Ледяные облака отражают намного меньше коротковолновой солнечной радиации, чем водяные облака, и, таким образом, фаза облаков сильно влияет на баланс тепла на поверхности полярных регионов. Они также могут увеличить количество снегопадов, что, в свою очередь, положительно сказывается на образовании морского льда.

«Понимание взаимосвязи между образованием облаков и новым состоянием моря, возникшим в результате недавнего сокращения морского льда в Арктике, имеет решающее значение для умелых прогнозов погоды и морского льда, а также будущих климатических прогнозов», — подчеркивает д-р Иноуэ. Будем надеяться, что дальнейшие исследования в Арктике позволят нам выяснить все мелкие детали и скрытые взаимодействия, которые определяют погоду, чтобы последствия изменения климата не застали нас врасплох.