Микроскопические частицы меняют всё.
Уже годами мы спорим о влиянии аэрозолей на тропические грозовые облака. Могут ли они действительно усиливать глубокую конвекцию? Это не теоретический спор. Глубокие конвективные облака определяют количество осадков, частоту молний и даже климат в целом. Если пыль, которую мы выбрасываем в атмосферу, меняет поведение этих гигантов, последствия распространяются далеко за пределы самого явления.
Ведущая теория носит громоздкое название: усиление конвекции аэрозолями за счет конденсации. Звучит сложно, но механизм прост.
Вам нужен воздух, в котором пара больше, чем он может удержать. Это состояние называется пересыщением. В таких условиях дополнительные аэрозоли создают рой новых капель. Эти капли быстро конденсируют. Конденсация выделяет тепло. Это тепло усиливает восходящие потоки. Шторм начинает питать сам себя.
Вот в чем загвоздка. Предыдущие исследовательские полеты никогда не обнаруживали столь высокого пересыщения. Ищи не там. Они искали его там, где оно не возникало. Загрязненные небеса, неглубокие теплые облака, районы, где осадки уничтожают капли до того, как они успевают вырасти. Отсутствие доказательств приняли за доказательство отсутствия. Ошибка.
Поиск скрытой переменной
Новый взгляд изменил правила игры.
В журнале Advances in Atmospheric Sciences команда исследователей использовала данные из эксперимента NASA 2019 года на Филиппинах. Ученые из Китая, США и Израиля изучали чистую физику процесса. Они рассчитали квазистационарное пересыщение, опираясь на скорость восходящих потоков и размеры капель. Простая математика, балансирующая производство пара и его потребление.
Результаты оказались взрывными.
Тропические облака достигали уровней пересыщения, далеко превышающих любые ранее зафиксированные значения. При температуре около минус пяти градусов Цельсия пересыщение достигало примерно 10%. Восходящие потоки были сильными, чистыми и состояли преимущественно из переохлажденной воды. При более низких температурах расчетные значения были еще выше, хотя наличие льда делало картину менее четкой.
Это не единичное наблюдение. Companion-исследование кампании ESCPE над Техасом и Луизианой показало те же результаты. Экстремальные значения достигали 11% в редких, глубоких восходящих потоках.
«Чтобы увидеть этот механизм в действии… вам нужно смотреть на глубокие чистые облака над океаном».
— Дэниел Розенфельд
Сигналы были самыми сильными в мощных восходящих потоках с очень малым количеством капель. Это логично. Больше капель — больше общей поверхности для поглощения пара, что держит уровень насыщения низким. Меньше капель — меньше конкуренции, что позволяет пересыщению резко возрастать. Именно это топливо необходимо данному механизму.
Пропавший элемент
Доказывает ли это, что аэрозоли усиливают именно эти штормы? Нет. По крайней мере, пока.
Но это доказывает существование условий. Сцена расставлена. Если вы введете ультрадисперсные частицы в этот специфический слой воздуха с высоким пересыщением, физика предопределит исход. Больше ядер конденсации. Больше тепла. Более сильные восходящие потоки.
Предыдущие исследователи ловили рыбу не в том пруду. Загрязненные или неглубокие облака никогда не создают необходимую среду с высоким пересыщением. Они искали огонь в вакууме.
Следствие тонкое, но тяжелое по смыслу. Возможно, мы недооценивали влияние человеческой деятельности на тропические погодные циклы просто потому, что не знали, куда смотреть.
Что произойдет, когда мы начнем смотреть правильно?
Планы на следующие полеты ясны. Сравнивать чистые облака с загрязненными. Нацеливаться на самые сильные восходящие потоки. Разделить динамику жидкости и «шум» от льда.
Цель остается неизменной: понять роль аэрозолей. Предсказывать осадки. Картографировать молнии. Настроить наши климатические модели.
На данный момент топливо уже здесь. Оно ждет искры, о существовании которой мы не подозревали.
