Журнал "Вокруг Света" №8 за 2002 год

Свойства облаков теснейшим образом связаны с аэрозолями. Некоторые из них возникают естественным образом — из проснувшихся вулканов, пылевых штормов, лесных и степных пожаров, живущей растительности и даже морских брызг. Увеличению аэрозолей способствуют также сжигание природного топлива и изменение природных покрытий земной поверхности.

Удаляются же аэрозоли из атмосферы облачными и осадочными процессами. Так как большая часть аэрозолей отражает свет обратно в пространство, они имеют «прямой» охлаждающий эффект, вызывая ослабление солнечного излучения, достигающего земной поверхности. Величина этого охлаждения зависит от размеров и состава аэрозольных частиц, а также от отражательных свойств нижележащей поверхности. Предполагается, что в какой-то мере аэрозольное охлаждение можно противопоставить предполагаемому глобальному потеплению. Кроме того, аэрозоли могут хоть и «не прямо», но все же влиять на климат, изменяя свойства облаков.

Действительно, если бы в атмосфере не было аэрозолей, то не было бы и облаков — облачные капли без наличия малых аэрозольных частиц, действующих подобно «зернам», формирующим их, не могли бы возникнуть.

Когда концентрация аэрозоля в пределах облака увеличивается, вода в нем распределяется на много большее число частиц (общее количество сконденсированной воды в облаке практически неизмененно), и «средняя капля» становится меньше. Облака с малыми каплями сильнее отражают солнечный свет и «держатся» дольше, так как требуется больше времени для того, чтобы маленькие капли объединились в достаточно большие и выпали на землю в виде осадков. Такие облака увеличивают количество солнечного света, отраженного в пространство, — до 90% видимого излучения отражается назад в пространство, не достигая поверхности Земли.

Облака с низкой аэрозольной концентрацией и достаточно крупными каплями воды плохо рассеивают свет и позволяют большему количеству солнечного света пройти сквозь них и достичь поверхности. Аэрозоли также находятся в стратосфере (часть атмосферы над тропосферой). Так как в стратосфере не бывает дождей, то аэрозоли могут оставаться здесь по многу месяцев, уменьшая поток приходящего солнечного излучения.

Возможно, что именно они вызывают падение летних температур ниже нормальных. Поэтому крайне важно понять, каким образом аэрозоли влияют на региональный и глобальный климат, определить относительное влияние на него как естественных, так и созданных человеком аэрозолей, а также выяснить, в каких регионах планеты количество аэрозолей увеличивается, в каких уменьшается, а в каких остается относительно постоянным.

Наблюдатели

Десятки тысяч метеостанций и постов, разбросанных по всему миру, собирают информацию о погоде и климате на Земле. Однако даже на территории отдельных материков распределены они крайне неравномерно, поэтому глобальную метеорологическую картину получить пока трудно. Существуют и долгосрочные программы изучения облаков, выполняемые наблюдателями с поверхности Земли и дающие крайне важные сведения в области различных облачных явлений, но для того, чтобы провести полное и детальное исследование, их все же недостаточно.

Создание космических метеорологических систем, оснащенных оптико-электронной аппаратурой, работающей в видимом и инфракрасном диапазоне спектра, да и многоканальные радиометры, бесспорно, уже внесли свой вклад в пополнение детальной базы данных среднего глобального облачного покрытия и типов облаков. Но пространственное разрешение подобной аппаратуры ограничивается расстоянием примерно в 4 км и имеющиеся в наличии данные ограничиваются лишь двумя длинами волн: одна — в видимой, другая — в инфракрасной областях спектра. И хотя и эти данные позволяют делать оценки формы облаков, облачного покрытия и оптической толщи (количество солнечного света, проходящего через облако), все равно их недостаточно для того, чтобы точно смоделировать роль облаков в изменении климата.

Чтобы точно понять принцип распределения облаков, необходимы наблюдения с пространственным разрешением около 250 метров. Только с помощью таких наблюдений можно получить и размеры облачных частиц, и более точные оценки влияния облаков на излучение. А так как облака отражают свет неравномерно по всем направлениям, необходимы также и методы, позволяющие выполнять наблюдения с нескольких углов зрения.

Для создания надежных климатических компьютерных моделей, способных предсказать причины и следствия изменений климата, необходимы различные измерения во всех точках земного шара за длительный период времени.

В 1986 году для изучения энергетического обмена между Солнцем, Землей и космическим пространством были запущены 3 спутника под общим названием ERBE. Данные, полученные в ходе этого эксперимента, помогли ученым понять, как меняется количество энергии, излучаемой Землей, от дня к ночи.