Новое исследование показало, что крошечные частицы в дыме от лесных пожаров влияют на способ образования капель в облаках, что может привести к уменьшению количества дождя и усугублению засушливых условий, 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 дымными и чистыми облаками была больше, чем ожидалось: в дымных облаках было примерно в пять раз больше капель, чем в их чистых собратьях. Капельки дыма были вдвое меньше чистых капель.
Эта разница в размерах – это то, что может остановить падение капель. Поскольку маленькие капли с меньшей вероятностью будут расти и в конечном итоге выпадут в виде дождя, лесные пожары на западе США.S. может означать меньше дождей в сезон лесных пожаров, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале AGU Geophysical Research Letters, который публикует высокоэффективные краткие отчеты с немедленными последствиями, охватывающими все науки о Земле и космосе.
«Мы были удивлены тем, насколько эффективно эти преимущественно органические частицы формировали облачные капли и какое сильное влияние они оказали на микрофизику облаков», – сказала ведущий автор Синтия Тухи, атмосферный ученый 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 их число увеличивается.
Как облака играют на этой картинке?’"
Туги и команда атмосферных химиков провели лето 2018 года в исследовательском самолете C-130 Hercules, собирая образцы средневысотных высококучевых облаков, пока на западной части острова горили пожары.S.
Приборы на борту самолета измеряли газы и частицы, испускаемые лесными пожарами, и отбирали пробы капель, химический состав которых Двахи проанализировал в лаборатории.
Работа дает прямое новое понимание микрофизики и химии облаков, связанных с лесными пожарами, что может помочь ученым понять потенциальные причины и последствия атмосферных изменений во время лесных пожаров.
СЛОЖНОСТИ ДЫМНОГО ОБЛАКА
В облаках, которые простираются 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, которые исследовал Туай.
Предыдущая работа, не имеющая отношения к настоящему исследованию, обнаружила аналогичные изменения размера и концентрации капель, связанных с дымом в Амазонке, что подтверждает новые выводы.
Тонкий слой кучевых облаков покрывает плотный дым от пожаров Киавах-Кроличья лапка в восточном Айдахо в августе 2018 года, если смотреть с исследовательского самолета C-130. Предоставлено: Эмили В. Фишер
«Что действительно взволновало меня в этой статье, так это связь с гидрологическим циклом», – сказала Энн Мари Карлтон, атмосферный химик из Калифорнийского университета в Ирвине, которая не принимала участия в новом исследовании. "Они наблюдают различия в размере облачных капель и осадков, и образование облаков определенно влияет на гидрологический цикл. По моему опыту, наличие таких надежных результатов, связанных с облаком, в некотором роде необычно."
Микрофизика облаков сложна, и Тухи отмечает, что существуют факторы, помимо размера капель, которые следует учитывать при общем влиянии дымных облаков на региональный климат. Новое исследование было сосредоточено на небольших кучевых облаках, которые покрывают около четверти западного побережья.S. летом, но другие типы облаков, такие как высотные грозы, могут вести себя иначе.
В более мелких облаках более многочисленные и более мелкие капли также могут быть более отражающими, что может иметь небольшой охлаждающий эффект на поверхности.
С уменьшением количества летних дождей в регионе, Туги считает, что эффекты осушения берут верх над факторами, которые могут усилить дождь, такими как восстановление облаков.
"За последние пару десятилетий количество летних осадков уменьшилось, а температура повысилась. Облачные эффекты, вероятно, являются важной частью всего этого. Я надеюсь, что эти результаты послужат толчком к детальным исследованиям регионального моделирования, которые помогут нам понять чистое воздействие дыма на облака и климат в регионе », – сказал Туихи.
Если дым от лесных пожаров снижает вероятность дождя, обратная связь между задымлением, засухой и новыми лесными пожарами может стать более распространенным явлением в будущем.
Микрофизика облаков сложна, поэтому выяснение этих взаимосвязей может быть вопросом времени. Тем не менее, связывая дым от лесных пожаров с изменением облаков и, предположительно, с осадками, новое исследование Twohy подталкивает физику и химию атмосферы к изменению климата.
«Поскольку люди нарушили состав атмосферы, есть 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."