Ученые объяснили тайну места, где находится самый чистый воздух на Земле

Южный океан славится самым чистым воздухом на Земле. Но точные причины этого до сих пор оставались загадкой. Дело не только в отсутствии там человеческой деятельности. Да, там меньше людей, использующих промышленные химикаты и сжигающих ископаемое топливо. Но есть и естественные источники мелких частиц, такие как соль из морских брызг или пыль, поднятая ветром.

Независимо от происхождения, мелкие твердые частицы или капли жидкости, находящиеся в воздухе, называются «аэрозолями». Чистым воздух считается, когда содержание аэрозолей в нем низкое, без различия между природными и промышленными источниками. Исследование показало, что облака и дождь играют важнейшую роль в очистке атмосферы.

На уровень аэрозолей над Южным океаном влияет целый ряд факторов. К ним относятся количество солевых брызг и сезонные колебания в росте крошечных растительноподобных организмов, называемых фитопланктоном, которые являются источником сульфатных частиц в воздухе. Меньше сульфатов образуется зимой, когда воздух над Южным океаном наиболее чист.

Южный океан — это еще и самое облачное место на Земле. Здесь, как нигде, идут кратковременные, спорадические ливни. Исследователи хотели понять, какую роль играют облака и дождь в очистке воздуха. Самым большим препятствием для понимания этих процессов всегда было отсутствие высококачественных наблюдений за облаками, осадками и аэрозолями в этом малонаблюдаемом регионе мира.

К счастью, новое поколение спутников позволяет изучать изображения облаков в беспрецедентных деталях. Исследователи разработали компьютерную программу для распознавания различных моделей облаков на обширной территории Южного океана. В частности, они искали характерные сотовидные узоры в облачном поле. Сотовидные облака представляют большой интерес, поскольку играют важную роль в регулировании климата.

Когда ячейки сот заполнены облаками или «закрыты», они становятся белее и ярче, отражая больше солнечного света обратно в космос. Таким образом они помогают сохранить прохладу на Земле. Пустые или «открытые» соты, напротив, пропускают больше солнечного света.

Эти тонкости остаются источником ошибок при моделировании климата Земли, потому что они не учитываются должным образом. Очень важно правильно подобрать баланс открытых и закрытых ячеек, иначе результаты могут быть очень ошибочными. От того, открыты или закрыты ячейки сот, зависит и количество осадков, которое они могут дать. Ячейки достаточно велики, чтобы их можно было увидеть из космоса, — 40–60 км в диаметре. Поэтому мы можем изучать их с помощью спутниковых снимков.

Это исследование особенно своевременно, поскольку в этом месяце стартовал эксперимент по изучению облаков и осадков в Кеннаук/Кейп-Грим в Тасмании. Его цель — получить данные более высокого разрешения об облаках, осадках и солнечном свете. Исследователи сравнили ячеистые облака с измерениями аэрозолей, полученными в обсерватории Кеннаук/Кейп-Грим, а также с данными Бюро метеорологии о количестве осадков, полученными с помощью расположенного неподалеку дождемера.

Результаты показали, что дни с самым чистым воздухом были связаны с наличием открытых сотовых облаков. Мы считаем, что эти облака вызывают редкие, но интенсивные ливни, которые как бы «вымывают» аэрозольные частицы из воздуха.

Оказалось, открытые ячейки содержат больше влаги и вызывают больше дождей, чем пушистые белые закрытые ячейки, заполненные облаками. Открытые сотовые облака производят в шесть раз больше дождя, чем закрытые. Таким образом, то, что со спутника выглядит как менее облачная погода, на самом деле вызывает более мощные дождевые ливни для вымывания аэрозолей, чем заполненные или «закрытые» соты, которые выглядят более облачными. Это был один из самых удивительных аспектов.

Исследователи обнаружили, что пустые соты гораздо чаще встречаются в зимние месяцы, когда воздух наиболее чист. Анализ показал, что крупномасштабные погодные системы управляют структурой облачного поля, штормы, проходящие через Южный океан, создают эти открытые и закрытые ячейки.

Исследование добавило новый элемент к загадке о том, почему в Южном океане самый чистый воздух в мире. Ключом к разгадке являются дожди, особенно дожди из этих прозрачных, открытых облаков. Исследователи первыми обнаружили, что они действительно отвечают за очистку всего воздуха, проходящего над Южным океаном.

Данные соты также встречаются зимой в северной Атлантике и северной части Тихого океана. Таким образом, эта работа поможет объяснить, как эти облака удаляют аэрозоли, включая пыль и загрязнения в этих местах. А сделанные выводы помогут улучшить климатические модели и сделать прогнозы более точными.

Дождь удаляет аэрозоли с неба примерно так же, как стиральная машина очищает одежду. После прохождения холодного фронта воздух становится чистым. Если вы зимуете на южном побережье Австралии, вы можете вдыхать этот свежий воздух, поступающий с Южного океана.

Исследование, проведенное ранее на основании данных, полученных с 1,4 тыс. станций мониторинга качества воздуха по всему Китаю, показало, что количество самоубийств растет по мере ухудшения качества воздуха. Таким образом, национальный план в Китае по снижению загрязнения воздуха, разработанный под руководством правительства, помог предотвратить десятки тысяч самоубийств всего за несколько лет.