Крижані камені з неба: стало відомо, як виверження вулканів створюють лід у небесах

Про це йдеться в журналі Science Advances, пише Science Alert.

Вулкани відіграють важливу роль у циклах, що керують кліматом Землі. Коли вулкани вивергаються, вони виділяють гази, зокрема вуглекислий газ і діоксид сірки, які здатні чинити зігрівальний і охолоджувальний ефект. Вулканічний попіл і пил також викидаються високо в атмосферу, викидаючи аерозолі туди, де зазвичай утворюються хмари.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Роль вулканів у формуванні хмар

Дослідники вже давно прагнуть зрозуміти, як ці аерозолі впливають на формування хмар. У новому дослідженні команда з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса дійшла висновку, що частинки вулканічного попелу можуть спричиняти утворення тонких пір'ястих хмар у земній атмосфері, створюючи ядро, до якого можуть прилипати частинки льоду. Зазначимо, що цей процес відомий як "зародкоутворення льоду".

За словами співавтора дослідження, вченого-атмосферника Лінь Лінь, їхня з колегами робота допомагає закрити значну прогалину в знаннях про те, чи впливають вулканічні виверження на формування хмар і яким чином. Фактично, вони показали, що частинки вулканічного попелу можуть спричиняти утворення крижаних хмар, виступаючи як місця для зародження льоду.

Роль хмар у регулюванні клімату Землі

Відомо, що хмари відіграють важливу роль у регулюванні клімату та енергетичного балансу планети. Вони покривають близько 70% поверхні в будь-який момент часу, відбивають сонячне світло і поглинають тепло, а також є невіддільним аспектом колообігу води на Землі. Саме тому нам необхідно краще розуміти утворення хмар, а також вплив аерозолів.

Нове дослідження вчених ґрунтується на 10-річних даних місій NASA CloudSat і Cloud-Aerosol Lidar і Infrared Pathfinder Satellite (CALIPSO). Перша місія досліджує внутрішню частину хмар, намагаючись визначити, як відбуваються тропічні циклони й зміни клімату; друга місія відстежує роль хмар і аерозолів у регулюванні погоди, клімату і якості повітря.

Результати вказують на послідовні зміни властивостей перистих хмар після трьох вулканічних змін. Там, де відбувалися виверження, багаті на попіл, дослідники відзначили, що ці висотні хмари (які в основному складаються з льоду) стали частішими. Хоча ці хмари містили значно менше крижаних кристалів порівняно з перистими хмарами в інший час, кристали були більшими. Водночас нічого подібного не спостерігалося під час вивержень, бідних на попіл.

За словами Лінь, на початку дослідження вони з колегами очікували, що хмари, зачеплені вулканічними виверженнями, відрізнятимуться від природних хмар, але не так, як ми в кінцевому підсумку виявили. Вчені також очікували, що вулканічні аерозолі призведуть до збільшення кількості крижаних кристалів у хмарах. На подив команди, дані показали зворотне.

Як вулкани утворюють лід у небі

Спочатку команда очікувала, що лід формуватиметься рівномірно в процесі, за якого вода мимовільно конденсується з дуже холодних крапель води. Замість цього вони спостерігали, як вода збиралася на аерозолях попелу до того, як вони стали досить холодними, щоб мимовільно замерзнути, утворюючи більші шматки льоду.

Раніше Фокус писав про те, що "приховані бомби" в надрах Землі вибухають без попередження: тепер ми знаємо чому.