Ледяные камни с неба: стало известно, как извержения вулканов создают лед в небесах

Об этом говорится в журнале Science Advances, пишет Science Alert.

Вулканы играют важную роль в циклах, управляющих климатом Земли. Когда вулканы извергаются, они выделяют газы, в том числе углекислый газ и диоксид серы, которые способны оказывать согревающий и охлаждающий эффект. Вулканический пепел и пыль также выбрасываются высоко в атмосферу, выбрасывая аэрозоли туда, где обычно образуются облака.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Роль вулканов в формировании облаков

Исследователи уже давно задаются вопросом, как эти аэрозоли влияют на формирование облаков. В новом исследовании команда из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса пришли к выводу, что частицы вулканического пепла могут вызывать образование тонких перистых облаков в земной атмосфере, создавая ядро, к которому могут прилипать частицы льда. Отметим, что этот процесс известен как "зародышеобразование льда".

По словам соавтора исследования, ученого-атмосферщика Линь Линь, их с коллегами работа помогает закрыть значительный пробел в знаниях о том, влияют ли вулканические извержения на формирование облаков и каким образом. Фактически, они показали, что частицы вулканического пепла могут вызывать образование ледяных облаков, выступая в качестве мест для зарождения льда.

Роль облаков в регулировании климата Земли

Известно, что облака играют важную роль в регулировании климата и энергетического баланса планеты. Они покрывают около 70% поверхности в любой момент времени, отражают солнечный свет и поглощают тепло, а также являются неотъемлемым аспектом круговорота воды на Земле. Именно поэтому нам необходимо лучше понимать образование облаков, а также воздействие аэрозолей.

Новое исследование ученых основано на 10-летних данных миссий NASA CloudSat и Cloud-Aerosol Lidar и Infrared Pathfinder Satellite (CALIPSO). Первая миссия исследует внутреннюю часть облаков, пытаясь определить, как происходят тропические циклоны и изменения климата; вторая миссия отслеживает роль облаков и аэрозолей в регулировании погоды, климата и качества воздуха.

Результаты указывают на последовательные изменения свойств перистых облаков после трех вулканических изменений. Там, где происходили извержения, богатые пеплом, исследователи отметили, что эти высотные облака (в основном состоящие изо льда) стали более частыми. Хотя эти облака содержали значительно меньше ледяных кристаллов по сравнению с перистыми облаками в другое время, кристаллы были крупнее. В то же время, ничего подобного не наблюдалось во время извержений, бедных пеплом.

По словам Линь, в начале исследования они с коллегами ожидали, что облака, затронутые вулканическими извержениями, будут отличаться от естественных облаков, но не так, как мы в конечном итоге обнаружили. Ученые также ожидали, что вулканические аэрозоли приведут к увеличению количества ледяных кристаллов в облаках. К удивлению команды, данные показали обратное.

Как вулканы образуют лед в небе

Изначально команда ожидала, что лед будет формироваться равномерно в процессе, при котором вода самопроизвольно конденсируется из очень холодных капель воды. Вместо этого они наблюдали, как вода собиралась на аэрозолях пепла до того, как они стали достаточно холодными, чтобы самопроизвольно замерзнуть, образуя более крупные куски льда.