Антарктида хранит атмосферную тайну: критически низкие ледяные ядра угрожают климатической стабильности

В антарктических облаках обнаружили крайне мало ледяных ядер — учёные Лейбница

Антарктида чаще всего ассоциируется с огромными массивами льда, однако новое исследование неожиданно выявило: в облаках над этим континентом ледяных частиц почти нет. Ученые обнаружили необычно низкую концентрацию микроскопических зародышей льда, необходимых для образования кристаллов. Этот результат важен для понимания климатических процессов в Южном полушарии. Об этом сообщает "Планета Сегодня".

Почему в антарктических облаках так мало зародышей льда

Образование ледяных кристаллов в атмосфере зависит от присутствия так называемых частиц-зародышей льда (ЧЗЛ) — микроскопических структур, на которых происходит кристаллизация переохлаждённой воды. Обычно такими ядрами становятся минеральная пыль, продукты вулканических процессов, частицы морской соли или органические вещества, производимые живыми организмами. В отсутствие этих микрочастиц вода в облаке может оставаться жидкой даже при отрицательных температурах.

Однако результаты исследования, опубликованного в журнале Geophysical Research Letters, показали, что над Южным океаном и материковой Антарктидой ЧЗЛ крайне мало. Это стало неожиданностью, учитывая масштабы ледяного покрова и суровые условия региона.

Учёные проанализировали длительные серии фильтров, собранных на нескольких станциях. По словам Хайке Векс, специалиста по тропосфере из Института Лейбница, этот массив данных стал уникальным:

"Насколько нам известно, никогда не было столь длительных временных рядов фильтров, на основе которых определялись ИНП на материковой части Антарктиды. Мы предполагаем, что их низкая численность может быть обусловлена отсутствием эффективных биологических источников, присутствующих в других регионах земного шара, включая летнюю Арктику".

Исследование охватывало лишь три станции, однако два из пунктов, расположенные наиболее близко к центру континента, продемонстрировали крайне низкие значения концентрации ЧЗЛ. Учёные считают, что это может быть характерно для всей Антарктиды, хотя дальнейшие пробы необходимы для подтверждения выводов.

Как облака с низкой концентрацией ледяных ядер влияют на климат

Антарктические облака отличаются от облаков других широт: при низком количестве ЧЗЛ большая часть их водяного содержимого остаётся в жидкой форме, хотя и переохлаждённой. Такие облака обладают высокой отражательной способностью и возвращают значительную часть солнечной радиации обратно в космос. Это играет важную роль в поддержании температуры Южного полушария.

Особенность строения облаков становится частью климатического механизма, который помогает сдерживать рост температуры. Насыщенные влагой облака отражают больше света, чем облака, насыщенные льдом. Поэтому любая перемена, способная изменить их микроструктуру, может повлиять на климатические процессы.

Однако исследователи предупреждают, что в будущем ситуация может измениться. Сильвия Хеннинг, специалист по тропосфере из того же института, отмечает:

"Концентрация ледяных ядер в Антарктиде может увеличиться из-за глобального потепления, поскольку отступающие ледники обнажают больше земли для растительности, а биосфера может стать более активной".

Такое изменение соотносится с выводами об эффектах глобального потепления на климатические процессы.
Если в атмосферу станет поступать больше частиц биологического происхождения, облака будут формироваться иначе: они станут менее отражающими, что приведёт к усилению локального потепления. Этот эффект может вызвать новые климатические обратные связи.

По словам исследовательницы:

"Поэтому определение текущего состояния природных заповедников Антарктиды может быть полезным для оценки потенциальных последствия будущих изменений".

Что показывают новые данные и какие вопросы они поднимают

Полученные результаты подчёркивают уникальность облачной структуры над Антарктидой. В отличие от Арктики и умеренных широт, где биологические источники ЧЗЛ играют заметную роль, южные экосистемы производят крайне мало таких частиц. Причина — низкая биологическая активность, небольшие площади открытой почвы и ограниченный перенос микрочастиц с других регионов.

Эти особенности стали частью сложной климатической системы, которая действует как природный защитный барьер. Но глобальные тенденции, связанные с таянием ледников, могут изменить баланс. Сокращение ледяного покрова открывает новые участки суши, что увеличивает вероятность поступления в атмосферу частиц биогенного происхождения.

Пока учёные продолжают собирать данные, чтобы точнее оценить связь микроструктуры облаков и температурных изменений. Исследование подчёркивает важность мониторинга атмосферного состава, особенно в регионах, столь чувствительных к глобальным изменениям климата.

Сравнение: облака Антарктиды и облака других регионов Земли

Сравнение облачных систем помогает понять, насколько уникальны процессы, происходящие в южных широтах.

Антарктида:

крайне низкая концентрация ЧЗЛ;
переохлаждённые облака сохраняют жидкость;
высокая отражательная способность;
низкая биологическая активность, минимальное количество органических аэрозолей.

Арктика:

заметное присутствие биологических частиц;
больше ледяных кристаллов в облаках;
облака меньше отражают солнечный свет;
• влияние морской биоты на атмосферу значительно сильнее — что согласуется с наблюдениями сильных атмосферных возмущений в высоких широтах.

Умеренные широты:
• разнообразные источники ЧЗЛ (пыль, морские аэрозоли, органика);
• смешанные облачные структуры;
• высокая динамика атмосферных процессов;
• выраженное сезонное влияние.

Сопоставление показывает, что Антарктида формирует один из самых необычных типов облачных систем на планете.