Mây trên Bombai
Một nghiên cứu mới tiết lộ cách ô nhiễm tạo ra các cơn bão khiến chúng ta có những đám mây kéo dài hơn, lớn hơn và dày đặc hơn. Trong tháng XNUMX, Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS), công bố một số kết quả khép lại một cuộc tranh luận dài. Họ tiết lộ ô nhiễm ảnh hưởng đến sự nóng lên toàn cầu như thế nào. Công việc này sẽ giúp cải thiện độ chính xác của các mô hình thời tiết và khí hậu.
Hầu hết các nhà nghiên cứu cho rằng ô nhiễm không khí gây ra các đám mây bão lớn hơn, kéo dài hơn bằng cách làm cho các mặt trước bão dễ bị ảnh hưởng bởi các dòng không khí hơn và gây ra đối lưu bên trong. Trong nghiên cứu này, ông nhận thấy rằng ô nhiễm, như một hiện tượng, làm cho các đám mây bền hơn, nhưng theo một cách khác so với những gì đã nghĩ trước đây, đó là sự giảm kích thước của các hạt băng của chúng và giảm tổng kích thước của đám mây. Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến cách các nhà khoa học đại diện cho các đám mây trong các mô hình khí hậu.
Nghiên cứu này so sánh những gì chúng ta thấy hàng ngày với những gì được chỉ ra trong các mô hình máy tính. Quan sát cho thấy những đám mây hình cái đe (cây cột) cao hơn và lớn hơn trong các hệ thống bão có chứa ô nhiễm, nhưng các mô hình không phải lúc nào cũng cho thấy sự đối lưu mạnh hơn, nhờ vào nghiên cứu này, chúng tôi thấy lý do tại sao.
Cuộc sống bí mật của những đám mây
Những đám mây đe hoặc Comulonimbus trên khu vực ô nhiễm
Các mô hình dự đoán thời tiết và khí hậu không tái tạo lại tốt cuộc sống của các đám mây bão, vì chúng thể hiện chúng bằng các phương trình đơn giản không đưa ra được bức tranh hoàn chỉnh. Sự tái tạo tồi tệ này đã tạo ra một tình thế khó xử cho các nhà nghiên cứu: "Ô nhiễm khiến các đám mây đe tồn tại lâu hơn so với trường hợp bầu trời quang đãng", nhưng tại sao?
Một lý do có thể xoay quanh các sol khí (các hạt nhỏ có nguồn gốc tự nhiên hoặc con người) đóng vai trò là cơ sở cho các giọt mây hình thành xung quanh chúng. Bầu trời ô nhiễm có nhiều sol khí (khói và sương mù) hơn bầu trời sạch và điều này chuyển thành ít nước hơn cho mỗi hạt. Ô nhiễm tạo ra nhiều giọt hơn, nhưng nhỏ hơn.
Một số lượng lớn các giọt nhỏ hơn làm thay đổi đặc điểm của các đám mây. Trong một thời gian dài, người ta cho rằng các giọt lớn hơn và nhỏ hơn bắt đầu một phản ứng dây chuyền dẫn đến những đám mây lớn hơn, tồn tại lâu hơn thay vì kết tủa. Những giọt nhẹ hơn làm cho nước của bạn tăng lên do đóng băng và sự đóng băng này sẽ chiết xuất nhiệt mà các giọt chứa và tạo ra sự thay đổi nhiệt độ tạo ra sự đối lưu bên trong. Đối lưu mạnh hơn làm tăng thêm nhiều giọt nước, do đó tạo nên đám mây.
Nhưng các nhà nghiên cứu không phải lúc nào cũng quan sát thấy sự đối lưu mãnh liệt hơn liên quan đến các đám mây lớn hơn và bền hơn trong môi trường ô nhiễm, cho thấy rằng chúng ta đang thiếu một số thứ cần tính đến.
Để giải quyết tình huống khó xử này, nhóm chịu trách nhiệm nghiên cứu này đã quyết định so sánh các cơn bão mùa hè thực sự với các mô hình do máy tính tạo ra. Mô hình bao gồm các đặc tính vật lý của các hạt đám mây cũng như khả năng quan sát xem liệu đối lưu trở nên mạnh hơn hay mềm hơn. Các mô phỏng trong nghiên cứu này kéo dài 6 tháng.
Sự đối lưu không phải là thủ phạm.
Dữ liệu được thu thập từ ba địa điểm với mức độ ô nhiễm, độ ẩm và gió khác nhau: vùng nhiệt đới phía tây Thái Bình Dương, đông nam Trung Quốc và đồng bằng lớn Oklahoma. Dữ liệu được lấy từ Hệ thống Nghiên cứu Khí hậu ARM của DOE (Bộ Năng lượng Hoa Kỳ).
Các mô phỏng được thực hiện trên siêu máy tính Olympus của PNNL (Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương). Những mô phỏng về một tháng bão này rất giống với những đám mây hiện đang được quan sát, xác định rằng các mô hình này đã tái tạo tốt các đám mây bão.
Quan sát các mô hình này, người ta thấy rằng trong mọi trường hợp, ô nhiễm làm tăng kích thước, độ dày và thời gian tồn tại của các đám mây đe. Nhưng chỉ ở hai nơi (vùng nhiệt đới và Trung Quốc) là quan sát được đối lưu mạnh hơn. Ở Oklahoma, ô nhiễm dẫn đến sự đối lưu nhẹ nhàng hơn. Sự mâu thuẫn này với những gì đã được suy nghĩ cho đến nay cho thấy lý do không phải là sự đối lưu dữ dội.
Bằng cách xem xét chi tiết hơn các đặc tính của các giọt nước và tinh thể băng trong các đám mây, nhóm nghiên cứu kết luận rằng ô nhiễm tạo ra các giọt nước và tinh thể băng nhỏ hơn, bất kể vị trí của chúng.
Ngoài ra trong bầu trời quang đãng, các hạt băng nặng hơn và kết tủa nhanh hơn từ các đám mây đe, khiến chúng tan biến nhanh chóng. Trong bầu trời ô nhiễm, các tinh thể băng nhỏ hơn và quá nhẹ để kết tủa, do đó tạo ra những đám mây lớn hơn và bền hơn.
Đóng góp vào sự nóng lên toàn cầu.
Mặt khác, nhóm đã ước tính cách các đám mây bão đóng góp vào nóng lên hoặc làm mát. Những đám mây này làm mát Trái đất vào ban ngày bằng bóng của chúng nhưng giữ nhiệt như một tấm chăn vào ban đêm, khiến ban đêm ấm hơn.
Có tính đến ảnh hưởng của ô nhiễm đối với các đám mây bão, chúng tôi hiểu rằng chúng có thể ảnh hưởng đến lượng ấm lên chắc chắn được dự đoán cho trái đất trong những thập kỷ tới. Việc trình bày chính xác hơn các đám mây trong các mô hình khí hậu là chìa khóa để cải thiện độ chính xác của các dự đoán về biến đổi khí hậu.
Thêm thông tin: Cumulonimbus, Những phát hiện quan trọng về các hạt trong khí quyển ở các thành phố, Tia chớp mạnh hơn khi trái đất nóng lên
Fuente: PNAS