Океан способствует образованию облаков

Океанская жизнь способствует образованию облаков, но существующие облака сдерживают появление новых
Вид с исследовательского самолета DC-8, пролетающего через морской пограничный слой, часть атмосферы, близкую к поверхности океана, где океан влияет на такие процессы, как образование облаков. Предоставлено: Сэм Холл.

 


Встаньте на берегу океана и вдохните соленые брызги, и вы почувствуете безошибочно острый запах моря. Этот спелый, почти гниющий запах? Это сера.

Ежегодно морской планктон вдыхает в воздух более 20 миллионов тонн серы, в основном в форме диметилсульфида (ДМС). В воздухе это химическое вещество может превращаться в серную кислоту, которая помогает создавать облака, давая место для образования капель воды. В масштабах мирового океана этот процесс влияет на весь климат.

Но новое исследование Университета Висконсин-Мэдисон, Национального управления океанических и атмосферных исследований и других показывает, что более одной трети DMS, излучаемой из моря, никогда не может помочь формированию новых облаков, потому что они теряются для самих облаков. Новые результаты значительно изменяют преобладающее понимание того, как морская жизнь влияет на облака, и могут изменить способ, которым ученые предсказывают реакцию образования облаков на изменения в океанах.

Отражая солнечный свет обратно в космос и контролируя выпадение дождя, облака играют важную роль в глобальном климате. Их точное прогнозирование необходимо для понимания последствий изменения климата.

«Оказывается, эта история образования облаков была неполной, — говорит Тим ​​Бертрам, профессор химии из Университета штата Вашингтон в Мэдисоне и старший автор нового отчета. «В течение последних трех или четырех лет мы подвергали сомнению некоторые части этой истории, как посредством лабораторных экспериментов, так и с помощью крупномасштабных полевых экспериментов. Теперь мы можем лучше связать точки между тем, что испускается из океана, и тем, как вы формируете эти частицы которые способствуют образованию облаков «.

Гордон Новак, аспирант Университета штата Мэриленд в Мэдисоне, вместе с сотрудниками из 13 других институтов составил анализ, который будет опубликован 11 октября в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Первый автор исследования Гордон Новак сфотографировал с использованием химического оборудования Национального управления океанических и атмосферных исследований, которое использовалось в исследовании. Предоставлено: Гордон Новак.

Несколько лет назад эта группа сотрудников, возглавляемая Патриком Вересом из NOAA, обнаружила, что на пути к превращению в серную кислоту DMS сначала превращается в молекулу, известную как HPMTF, которая никогда ранее не была идентифицирована. Для нового исследования команда использовала принадлежащий НАСА самолет с инструментами, чтобы получить подробные измерения этих химикатов над открытым океаном как внутри облаков, так и под солнечным небом.

«Это огромный самолет DC-8. Это летающая лаборатория. По сути, все сиденья были сняты, и были установлены очень точные химические приборы, которые позволяют команде измерять при очень низких концентрациях обе испускаемые молекулы в атмосфера и все химические промежуточные соединения », — говорит Бертрам.

Из полетных данных команда обнаружила, что HPMTF легко растворяется в водяных каплях существующих облаков, что навсегда удаляет эту серу из процесса зарождения облаков. В безоблачных областях больше HPMTF выживает, превращаясь в серную кислоту и помогая формировать новые облака.

Под руководством сотрудников из Университета штата Флорида команда учла эти новые измерения в большой глобальной модели химии атмосферы океана. Они обнаружили, что таким образом 36% серы из DMS теряется в облаках. Еще 15% серы теряется в результате других процессов, поэтому в результате меньше половины серы, выделяемой морским планктоном в виде DMS, может способствовать зарождению облаков.

«Эта потеря серы в облаках снижает скорость образования мелких частиц, поэтому она снижает скорость образования самих ядер облаков. Влияние на яркость облаков и другие свойства необходимо будет изучить в будущем», — говорит Бертрам.

До недавнего времени исследователи в значительной степени игнорировали влияние облаков на химические процессы над океаном, отчасти потому, что трудно получить хорошие данные из облачного слоя. Но новое исследование показывает как силу правильных инструментов для получения этих данных, так и важную роль, которую облака могут играть, даже влияя на процессы, которые приводят к возникновению самих облаков.

«Эта работа действительно открыла для себя эту область морской химии», — говорит Бертрам.