По мере того, как лесные пожары и волны жары наводняют западные Соединенные Штаты, растет озабоченность по поводу засухи: засушливые ландшафты горят легче, а дождь может помочь подавить уже бушующие пожары. Но дым лесного пожара может помешать этому необходимому дождю пролиться.

Новое исследование показало, что крошечные частицы в дыму от лесных пожаров влияют на то, как образуются капли в облаках, что потенциально приводит к уменьшению количества осадков и усугубляет сухие условия, которые подпитывают пожары.

Когда лесные пожары выбрасывают дым в атмосферу, вместе с ним взлетают крошечные частицы. Капли воды могут конденсироваться на частицах в облаках.

Авторы исследования ожидали увеличения количества капель воды, образующихся в облаках в результате лесных пожаров, поскольку большее количество частиц создает больше капель. Но разница между дымчатыми и чистыми облаками была больше, чем ожидалось, причем в дымчатых облаках содержалось примерно в пять раз больше капель, чем в их чистых аналогах. Дымчатые капли также были вдвое меньше первозданных капель.

Эта разница в размерах - то, что может остановить падение капель. Поскольку мелкие капли с меньшей вероятностью вырастут и в конечном итоге выпадут в виде дождя, лесные пожары на западе США могут означать меньшее количество осадков во время сезона лесных пожаров, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале AGU Geophysical Research Letters, в котором публикуются отчеты с высокой отдачей в коротком формате с непосредственными последствиями, охватывающими все науки о Земле и космосе.

"Мы были удивлены тем, насколько эффективно эти преимущественно органические частицы формировали облачные капли и какое большое влияние они оказали на микрофизику облаков", - сказала ведущий автор Синтия Туи, ученый-атмосферист из NorthWest Research Associates и Института океанографии Скриппса. "Я начал думать: "Каковы долгосрочные последствия этого? У нас засуха, и у нас много лесных пожаров, и со временем они усиливаются. Как облака вписываются в эту картину?""

Twohy и команда химиков атмосферы провели лето 2018 года в исследовательском самолете C-130 Hercules, отбирая пробы облаков на средней высоте, в то время как на западе США горели пожары.Приборы на борту самолета измеряли газы и частицы, выделяемые лесными пожарами, и отбирали пробы капель, химию которых Twohy проанализировал в лаборатории.

Эта работа дает прямое новое представление о микрофизике и химии облаков, связанных с лесными пожарами, что может помочь ученым понять потенциальные причины и последствия изменений атмосферы во время лесных пожаров.

В облаках, которые поднимаются высоко в атмосферу, добавление большего количества частиц может оживить облака и вызвать дождь, но обратное верно для кучевых облаков на меньшей высоте, таких как те два, которые были изучены. Предыдущая работа, не связанная с настоящим исследованием, обнаружила аналогичные изменения в размере и концентрации капель, связанные с дымом в Амазонке, что подтверждает новые выводы.

"Что действительно взволновало меня в этой статье, так это связь с гидрологическим циклом",-сказала Энн Мари Карлтон, химик-атмосферист из Калифорнийского университета в Ирвине, которая не участвовала в новом исследовании. "Они наблюдают различия в размере облачных капель и осадках, и образование облаков определенно влияет на гидрологический цикл. По моему опыту, такие надежные результаты, связанные с облаками, довольно необычны".

Микрофизика облаков сложна, и Twohy отмечает, что существуют другие факторы, помимо размера капель, которые необходимо учитывать для общего воздействия дымчатых облаков на региональный климат. Новое исследование было сосредоточено на небольших кучевых облаках, которые летом покрывают около четверти западной части США, но другие типы облаков, такие как грозовые тучи на больших высотах, могут вести себя по-другому. В более мелких облаках более многочисленные, более мелкие капли также могут быть более отражающими, что может оказать небольшое охлаждающее действие на поверхность.

С уменьшением количества летних дождей в регионе Туи считает, что эффекты высыхания побеждают факторы, которые могут увеличить количество осадков, такие как усиление облачности.

"За последние пару десятилетий количество летних осадков сократилось, а температура повысилась. Облачные эффекты, вероятно, являются важной частью всего этого. Я надеюсь, что эти результаты подстегнут детальные исследования регионального моделирования, которые помогут нам понять чистое влияние дыма на облака и климат в регионе", - сказал Тухи.

Если дым от лесных пожаров делает дождь менее вероятным, обратная связь между дымом, засушливыми периодами и большим количеством лесных пожаров может быть более распространенной в будущем. Микрофизика облаков сложна, поэтому выяснение этих взаимосвязей может быть вопросом времени. Несмотря на это, связывая дым лесных пожаров с изменениями облаков и, предположительно, осадками, новое исследование Twohy подталкивает физику и химию атмосферы к тому, чтобы справиться с изменением климата.

"Поскольку люди изменили состав атмосферы, существуют все эти обратные связи и взаимодействия, о которых мы даже не знаем", - сказал Карлтон. "Этот эксперимент, который мы проводим на планете Земля, изменяет облака и гидрологический цикл, по крайней мере, на региональном уровне. Я думаю, что эта статья царапает поверхность того, чего мы не знаем".

ИСТОЧНИК