Плотные облака над океанами
Новое исследование, финансированное NASA и проведённое с использованием полученных спутниками данных, говорит о том, что обитающие в Южном океане крошечные микроорганизмы играют важную роль в формировании плотных облаков. Такие облака отражают больше солнечного света, что в свою очередь имеет значительное влияние на климат планеты.
Плотные облака над океанами формируются благодаря планктону
Результаты исследования, которые были опубликованы в журнале «Научные Успехи», предполагают, что морской планктон производит газы и органические вещества, которые наполняют облака и делают их более плотными, в результате чего они отражают больше солнечного света.
«Благодаря цветению планктона, летом облака над Южным океаном отражают гораздо больше солнечного света, — сказал руководитель проекта Дэниел МакКой из Вашингтонского университета. — Летом концентрация облачных капель в два раза выше, чем она была бы над биологически мёртвым океаном».
Лежащие между 35 и 60 градусами южной широты океаны играют важную роль в формировании климата Земли. Результаты исследования показывают, что благодаря повышенной плотности облака в этом регионе отражают около 4 ватт солнечной энергии на квадратный метр в год.
Плотные облака над океанами формируются благодаря планктону
Способность облаков отражать солнечный свет зависит от количества взвешенной жидкости, а также размера капель воды, который колеблется от крошечного тумана (частицы размером до 0,1 миллиметра) до крупных капель диаметром около сантиметра. При одинаковом количестве воды в облаке более мелкие капли приведут к большему отражающему эффекту.
Используя спутники NASA, команда учёных определила, что в летний период облака над Южным океаном состоят из более мелких капель воды. Это стало неожиданным открытием, поскольку летом в данном регионе почти нет штормов, которые могли бы распылять воду в воздухе. Учёные продолжили исследования и использовали биологическую модель океана, чтобы объяснить этот феномен.
Морская жизнь может влиять на облака двумя способами. Во-первых, бактерии Sulfitobacter и фитопланктон выделяют особый газ — диметилсульфид, что создаёт характерный сернистый запах моря, а также распыляет испаряющуюся воду. Во-вторых, органическое вещество на поверхности воды образует накипь, которая пенится и испаряется в виде мелкодисперсной водяной пыли.
Взятые вместе, эти два механизма удваивают концентрацию капель в облаках в летние месяцы.
Южный океан — уникальная среда для изучения облаков. В отличие от других мест, здесь практически отсутствуют выделенные лесами аэрозоли и загрязнения, что позволяет точно оценить влияние морской жизни на климат. Авторы исследования говорят, что подобные процессы могут происходить и в Северном полушарии, однако их трудно измерить ввиду многочисленности аэрозольных частиц из других источников.
Зонд Terra помог ученым выяснить, что примерно половина облаков в небесах обязана своим происхождением жизнедеятельности фитопланктона в океанах Земли, чьи клетки выделяют в атмосферу огромное количество аэрозолей.
Примерно половина ярких белых облаков в небесах обязана своим происхождением жизнедеятельности фитопланктона в океанах Земли, чьи клетки выделяют в атмосферу огромное количество аэрозолей, из которых "вырастают" облака, заявляют физики в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Ученые пока спорят, как и почему пары воды в атмосфере превращаются в капли, формирующие различные типы облаков, но полагают, что данный процесс не может начаться самопроизвольно. Для этого необходимы "зародыши" конденсации — частицы, на которые "налипают" первые молекулы воды, которые затем притягивают к себе остальные и формируют каплю.
В роли подобных зародышей могут выступать микрочастицы пыли, микробы, или частички сажи и копоти из выбросов вулканов и выхлопов машин. За последние несколько десятилетий физики нашли свидетельства в пользу этого, но им не удавалось объяснить, как облака появляются там, где нет пыли, автомобилей или вулканов — над океанами и лесами. В 2009 году некоторые физики даже начали подозревать, что в рождении облаков над ними замешаны космические лучи.
Сюзанна Берроуз (Susannah Burrows) из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде (США) и ее коллеги нашли возможное объяснение существованию таких облаков и раскрыли неожиданную роль жизни в их формировании, изучая снимки антарктических вод мирового океана, полученные при помощи климатического спутника Terra.
© Фото: Daniel McCoy"Круговорот" облаков в природе
Как отмечают ученые, так называемый "Южный океан" является одним из самых облачных мест на нашей планете, что, собственно, и привлекло внимание членов группы Берроуз. Его воды находятся на большом удалении от всех регионов суши, кроме Антарктиды, что позволило ученым проследить за тем, как рождаются различные типы морских аэрозолей.
В их число входят частицы соли, уносимые с поверхности испаряющейся воды в океане, а также капли соединений серы и различные микрочастицы органики, выделяемые фитопланктоном. Используя данные, собранные Terra, а также целый набор статистических формул и приемов, Берроуз и ее коллеги оценили "вклад" каждого из этих источников аэрозолей в рождение облаков.
Как оказалось, фитопланктон порождал примерно половину аэрозольных частиц, рождавшихся над океаном, что особенно проявлялось в летние и осенние сезоны в южном полушарии Земли, когда цветет планктон. Эти частицы не только помогали облакам формироваться, но и делали их более блестящими и белыми, более заметными для человеческого глаза.
В целом, если смотреть на всю планету, цветение планктона примерно вдвое увеличивало число аэрозольных частиц в атмосфере во время каждого лета. Порождаемые ими густые облака, в свою очередь, отражали в космос примерно по четыре ватта энергии, переносимой солнечными лучами, на каждый квадратный метр поверхности Земли, что охлаждает планету.
"Южный океан играет огромную роль в работе глобальной климатической системы Земли, и мы надеемся, что наше открытие поможет нам лучше понимать, насколько сильно наша планета реагирует на парниковые газы", — заключает Берроуз.
источники