Американские ученые показали, что фрагментация переохлажденных капель воды при некоторых условиях представляет собой основной источник снега в облаках. Результаты объясняют механизм образования вторичного льда и имеют значение для прогнозирования погоды и моделирования климата. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США описали, как капли переохлажденной воды, которая остается жидкой при отрицательных температурах, превращаются в лед, а затем в снег. Исследователи обнаружили, что фрагментация этих капель вносит большой вклад в количество снега, образующегося в облаках. Полученные данные позволят более реалистично моделировать образование «вторичного льда» и лучше понимать динамику климата.
«Модели прогнозирования погоды не могут справиться со всей сложностью микрофизических процессов, происходящих в облаках. Поэтому нужно экономить на вычислениях, а для этого необходимо выяснить, какие аспекты физики наиболее важны, а затем максимально точно и просто учесть эту физику в модели. Наше исследование ясно показывает, что знание о переохлажденной воде в облаках очень важно», — рассказал соавтор исследования Эндрю Фогельманн.
Как правило, снег формируется из «первичных» частиц льда, которые образуются во время кристаллизации воды в атмосфере. Однако при температурах от 0 до -10 °C облака могут содержать гораздо больше кристаллов льда, чем можно объяснить первичным образованием. Ученые полагали, что это «вторичное» образование льда, при котором одни кристаллы льда образуются из других, но описать это процесс еще не удавалось. Теперь исследователи показали, что в образовании вторичных частиц льда большую роль играют крупные капли переохлажденной воды.
Когда ледяная частица попадает в каплю мороси, она вызывает замораживание. Сперва образуется твердая ледяная оболочка вокруг капли. Затем замерзанием распространяется внутрь, давление растет, так как вода расширяется при замерзании, и заставляет каплю разбиться, образуя множество ледяных частиц. Процесс носит лавинообразный характер и может увеличить концентрацию льда в облаках в 10–100 раз. Благодаря полученным данным ученые смогли количественно оценить коэффициенты увеличения количества льда в облаках при разных условиях. В будущем это поможет повысить точность климатических моделей и прогнозов погоды.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
