Ұсақ аэрозоль бөлшектері тропикалық конвективті бұлттарды күшейте алады, алайда бұл мәселе ондаған жылдар бойы ғылыми пікірталастардың тақырыбы болып келеді. Аэрозольдер бұлт тамшыларының түзілуі мен өсуіне әсер етеді, бұл конденсация және жасырын жылу бөліну процестеріне ықпал етуі мүмкін.

Аэрозольдік күшейту механизмі

Қарастырылып отырған процестердің бірі — конденсациялық аэрозольдік күшейту — бұлттарда су буының жоғары қанығу деңгейлері пайда бола ма, соған байланысты. Мұндай жағдайда қосымша аэрозоль бөлшектері жаңа тамшылардың түзілуіне ықпал етіп, конденсацияны, жасырын жылу бөлінуін арттырады және бұлт ішіндегі жоғарылайтын ағындарды жылдамдатуы мүмкін.

Өлшеулер мен бақылаулар

Бұрын ұшақтар арқылы жүргізілген өлшеулер, әдетте, бұл процесс үшін қажетті жоғары квазистационарлық қанығу деңгейлерін тіркемеген. Көптеген зерттеулер салыстырмалы түрде ластанған немесе таяз бұлттарға, сондай-ақ терең конвективті аймақтардан төмен орналасқан бұлттарға бағытталған. Биік қабаттарда тамшылардың соқтығысуы, жауын-шашын түзілуі және жылдам жоғарылайтын ағындар тамшылардың жалпы беткі ауданын азайтып, қанығудың жиналуына мүмкіндік береді.

Жаңа деректер

Advances in Atmospheric Sciences журналында жарияланған зерттеуде 2019 жылы NASA Cloud, Aerosol and Monsoon Processes Philippines Experiment аясында Филиппин мен оған жақын тропикалық мұхиттар үстінде ұшақтар арқылы алынған деректер талданды. Қытай, АҚШ және Израиль зерттеушілері квазистационарлық қанығуды жоғарылайтын ағындардың жылдамдығы мен бұлт тамшыларының өлшемдік таралуын өлшеу арқылы бағалады. Бұл әдіс ауа көтерілуі кезінде түзілетін су буы мен тамшыларда конденсацияланатын бу арасындағы тепе-теңдікті ескереді.

Зерттеу нәтижелері

Нәтижелер тропикалық конвективті бұлттарда бұрынғы зерттеулерге қарағанда әлдеқайда жоғары қанығу деңгейлері болуы мүмкін екенін көрсетті. Қанығу бұлттардың биік бөліктеріне өткен сайын артып, шамамен –5°C температурада 10%-ға жетті, бұл кезде жоғарылайтын аймақтар негізінен аса салқын сұйық тамшылардан тұрды. Төмен температураларда мұз түзіле бастады, бұл тек сұйық фазаға негізделген бағалаулардың дәлдігін төмендетті.

Жақында жарияланған, Техас пен Луизиана жағалауындағы ESCAPE ұшақ кампаниясының деректеріне негізделген тағы бір зерттеу де терең конвективті жоғарылайтын ағындар ішінде шамамен 11% болатын сирек, бірақ экстремалды квазистационарлық қанығу мәндерін анықтады.

Қанығу мәні және әсердің көріну шарттары

Екі зерттеу де су буының жоғары қанығуы бұлт орталарында, әсіресе конденсациялық аэрозольдік күшейту ықтималдығы жоғары жерлерде пайда болатынын көрсетеді. Ең жоғары қанығу мәндері тамшылардың концентрациясы салыстырмалы түрде төмен күшті жоғарылайтын ағындарда байқалды. Тамшылар саны артқан сайын олардың жалпы беткі ауданы ұлғайып, бу көбірек конденсацияланып, қанығу деңгейі төмендеді.

Бақылаулар аэрозольдердің зерттелген бұлттарды күшейткенін растамайды. Керісінше, олар конденсациялық аэрозольдік күшейту үшін қажетті атмосфералық жағдайлар шынайы тропикалық конвективті бұлттар ішінде шынымен де пайда болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Жоғары қанығу қосымша ұсақ немесе ультраұсақ аэрозоль бөлшектері жаңа тамшылар түзу үшін пайдалана алатын «отын» ретінде әрекет етеді. Бұл тамшылар конденсацияны арттырып, қосымша жасырын жылу бөліп, бұлт ішіндегі жоғарылайтын ағындарды күшейтуі мүмкін.

Болашақ зерттеулердің перспективалары

Негізгі қорытынды — экстремалды қанығудың бар екендігі ғана емес, оны анықтау үшін дұрыс бұлт түрлерін зерттеу қажеттігі. Бұрынғы зерттеулерде әдетте жоғары қанығу үшін қолайлы жағдайлар жасамайтын ластанған немесе таяз бұлттар қарастырылған, сондықтан мұндай механизмдер ол жағдайларда байқалмаған.

Алдағы уақытта ұсынылған процесті тікелей тексеру үшін арнайы ұшақ кампанияларын өткізу жоспарлануда. Бұл зерттеулерде таза және ластанған тропикалық конвективті бұлттар, әсіресе күшті жоғарылайтын ағындар аймақтары салыстырылады. Сондай-ақ бұлт ішіндегі сұйық және мұз фазаларын дәлірек ажырату қажет болады.

Болашақ жұмыстардың басты мақсаты — аэрозольдердің терең конвекцияға, жауын-шашынға, найзағайға және климатқа әсерін физикалық тұрғыдан жақсырақ түсіну және болжау.