Mraky nad Bombai
Nová studie odhaluje, jak znečištění produkuje bouře, které v nás zanechávají déle trvající, větší a hustší mraky. Během měsíce listopadu Sborník Národní akademie věd (PNAS), zveřejnil některé výsledky, které uzavírají dlouhou debatu. Odhalují, jak znečištění ovlivňuje globální oteplování. Tato práce pomůže zlepšit přesnost modelů počasí a klimatu.
Většina vědců si to myslela znečištění ovzduší způsobuje větší a déle trvající bouřková mračna tím, že činí fronty bouří náchylnějšími k vzdušným proudům a vytváří vnitřní konvekci. V této studii si všiml, že znečištění jako jev činí mraky odolnějšími, ale jiným způsobem, než se dříve myslelo, zmenšením velikosti jejich ledových částic a zmenšením celkové velikosti mraku. Tento rozdíl přímo ovlivňuje způsob, jakým vědci představují mraky v klimatických modelech.
Tato studie uvádí do souladu to, co vidíme denně, s tím, co je naznačeno v počítačových modelech. Pozorování ukazují mraky ve tvaru kovadliny (columonimbus) vyšší a větší v bouřkových systémech, které obsahují znečištění, ale modely ne vždy vykazují silnější konvekci, díky této studii vidíme proč.
Tajný život mraků
Kovadlina nebo Comulonimbus mraky nad znečištěnou oblastí
Modely, které předpovídají počasí a podnebí, nerekonstruují dobře život bouřkových mraků, protože je představují jednoduchými rovnicemi, které neposkytují úplný obraz. Tato špatná rekonstrukce vytvořila pro vědce dilema: „Znečištění způsobuje, že mračna kovadlin vydrží déle než v případě jasné oblohy“, ale proč?
Jeden z možných důvodů se točí kolem aerosolů (malé částice přírodního nebo lidského původu), které slouží jako základ pro vznik kapiček mraků kolem nich. Znečištěná obloha má mnohem více aerosolů (smogu a oparu) než čistých, což se promítá do méně vody pro každou částici. Znečištění produkuje více kapiček, ale menších.
Větší počet menších kapiček mění vlastnosti mraků. Dlouho se předpokládalo, že větší a menší kapičky zahajují řetězovou reakci, která místo srážení vede k větším a déle trvajícím mrakům. Lehčí kapičky způsobí, že vaše voda zmrzne, a toto zmrazení extrahuje teplo obsažené v kapičkách a způsobí změnu teploty, která generuje vnitřní konvekci. Intenzivnější konvekce vyvolává více kapiček vody a vytváří tak mrak.
Vědci však ne vždy pozorují intenzivnější konvekci související s většími a odolnějšími mraky ve znečištěném prostředí, což naznačuje, že nám chybělo něco, co je třeba vzít v úvahu.
Aby se toto dilema vyřešilo, tým odpovědný za tuto studii se rozhodl porovnat skutečné letní bouře s počítačem generovanými modely. Model zahrnoval fyzikální vlastnosti částic mraku a také schopnost sledovat, zda se konvekce zesiluje nebo zjemňuje. Simulace v této studii trvaly 6 měsíců.
Konvekce není viníkem.
Data byla sbírána ze tří míst s různým stupněm znečištění, vlhkosti a větru: tropy západního Pacifiku, jihovýchodní Čína a velké roviny v Oklahomě. Data byla získána ze systému pro výzkum klimatu ARM DOE (US Department of Energy).
Simulace byly provedeny na superpočítači Olympus od PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). Tyto simulace měsíce bouří jsou velmi podobné aktuálně pozorovaným mrakům, které určují, že modely bouřkové mraky znovu vytvořily dobře.
Při pozorování těchto modelů bylo zjištěno, že ve všech případech znečištění zvyšuje velikost, tloušťku a dobu trvání kovadlinových mraků. Ale pouze na dvou místech (v tropech a Číně) je pozorována intenzivnější konvekce. V Oklahomě vedlo znečištění k mírnější konvekci. Tento rozpor s tím, co se dosud myslelo, naznačuje, že důvodem není intenzivní konvekce.
Podrobnějším prozkoumáním vlastností vodních kapiček a ledových krystalů v oblacích dospěl výzkumný tým k závěru, že znečištění produkovalo menší kapky a ledové krystaly, bez ohledu na jejich umístění.
Také na jasné obloze jsou ledové částice těžší a rychleji se srážejí z kovadlinových mraků, což způsobuje jejich rychlé rozptýlení. Na znečištěné obloze byly ledové krystaly menší a příliš lehké na to, aby se srážely, takže vytvářely větší a odolnější mraky.
Příspěvek ke globálnímu oteplování.
Na druhou stranu tým odhadl, jak bouřkové mraky přispívají k topení nebo chlazení. Tyto mraky během dne chladí Zemi svými stíny, ale v noci zachycují teplo jako přikrývka a noci jsou teplejší.
Vezmeme-li v úvahu dopady znečištění na bouřkové mraky, chápeme, že by mohly ovlivnit množství definitivního oteplování předpovídaného Zemi v příštích desetiletích. Přesnější znázornění mraků v klimatických modelech je klíčem ke zlepšení přesnosti předpovědí o změně klimatu.
Více informací: Cumulonimbus, Důležitá zjištění o atmosférických částicích ve městech, Blesky zesilují globální oteplování
zdroj: PNAS