CP v2

Tag: Debesys

  • Antarktidos debesys glumina klimato modelius: mokslininkai pripažįsta, kad trūksta atsakymų

    Antarktidos debesys glumina klimato modelius: mokslininkai pripažįsta, kad trūksta atsakymų

    Kodėl Antarktida taip svarbi?

    Antarktidos ir Pietų vandenyno debesys – vienas didžiausių neapibrėžtumų, kai kalbama apie pasaulio klimato prognozes. Nors modeliai dažnai atkuria bendrą debesuotumo vaizdą, jie gali klaidingai įvertinti, kiek šilumos iš atmosferos pasiekia paviršių.

    Nauja analizė, paremta Japonijos Antarktidos ekspedicijos JARE64 matavimais, rodo, kad neatitikimai ypač ryškūs energijos balanse. Tai reiškia, kad net ir „teisingai“ pavaizduoti debesys modeliuose gali duoti neteisingą šilumos srautų rezultatą.

    Ekspedicijos duomenys atskleidė spragą

    Matavimai buvo atliekami ledlaužyje R/V Shirase nuo 2022 metų gruodžio iki 2023 metų kovo. Mokslininkai registravo debesų savybes, atmosferos temperatūrą ir drėgmę, spinduliuotę paviršiuje bei aerozolių, ore esančių smulkių dalelių, koncentraciją.

    Surinkti duomenys buvo palyginti su dviem plačiai naudojamais atmosferos duomenų rinkiniais ERA5 ir MERRA-2, taip pat su klimato modeliu CAM-ATRAS. Visi trys šaltiniai gana neblogai atkartojо bendrą debesų pasiskirstymą, tačiau atsirado esminiai skirtumai detalėse.

    ERA5 ir MERRA-2 dažniau nei realybėje „matė“ žemus debesis virš Pietų vandenyno. CAM-ATRAS geriau atitiko stebėjimus tiek pagal debesų dažnį, tiek pagal fazę, tai yra santykį tarp skystų vandens lašelių ir ledo kristalų.

    Didžiausia bėda – šilumos srautai

    Didžiausias neatitikimas paaiškėjo vertinant energiją: visi analizuoti modeliai ir duomenų rinkiniai nuvertino ilgabangės atmosferos spinduliuotės kiekį, pasiekiantį paviršių. Kitaip tariant, skaičiavimai rodė per mažai iš dangaus sklindančios šilumos net tada, kai modeliai prognozavo daug žemų debesų.

    Viena galimų priežasčių – netiksliai pavaizduota debesų mikrostruktūra. Jei modelyje debesyse „per daug“ ledo ir „per mažai“ skysto vandens, tokie debesys gali išspinduliuoti mažiau šiluminės energijos žemyn, nei vyksta realybėje.

    Prie problemos prisideda ir atmosferos temperatūros paklaidos: jei modeliai turi tendenciją „atšaldyti“ orą, spinduliuotės balansas natūraliai bus iškreiptas. Šie du veiksniai kartu gali reikšmingai paveikti skaičiavimus, susijusius su ledo danga ir regiono šiltėjimo tempu.

    Tyrėjai atskirai įvertino aerozolių poveikį, nes tokios dalelės gali keisti debesų formavimąsi ir jų savybes. ERA5 ir MERRA-2 aerozolių koncentracijos buvo didesnės nei išmatuotos ekspedicijos metu, todėl CAM-ATRAS modelyje buvo imituotas didesnis aerozolių kiekis.

    Padidinus aerozolių emisijas modelyje, iš tiesų formavosi daugiau žemų debesų, tačiau tai tik ribotai pakeitė paviršių pasiekiantį spinduliuotės kiekį. Tai rodo, kad vien debesų „skaičiaus“ koregavimas problemos neišsprendžia, svarbios ir jų fizinės savybės.

    Šios išvados svarbios ne tik Antarktidai: Pietų vandenynas veikia pasaulinę šilumos apytaką ir daro įtaką tam, kaip greitai šyla planeta. Debesys čia vienu metu atlieka dvi priešingas funkcijas: atspindi Saulės šviesą, bet kartu sugeria ir spinduliuoja šilumą, todėl net maža klaida gali turėti didelį efektą prognozėms.

    Mokslininkai pabrėžia, kad viena pagrindinių priežasčių, kodėl modeliai klysta, yra tiesioginių stebėjimų trūkumas Antarktidoje ir aplinkiniuose vandenyse. Pasak jų, geriau išnaudojant jau surinktus, bet iki šiol nepakankamai įtrauktus matavimus, būtų galima sumažinti modelių paklaidas ir patikslinti ateities klimato scenarijus.

  • Mokslininkai atskleidė nematomą šiltų debesų paslaptį: štai kur iš tikrųjų gimsta lietus

    Mokslininkai atskleidė nematomą šiltų debesų paslaptį: štai kur iš tikrųjų gimsta lietus

    Ilgą laiką atmosferos moksluose vyravo paprasta taisyklė: kad iš debesų iškristų lietus, dažnai prireikia ledo kristalų, padedančių lašams „užaugti“ iki pakankamo dydžio. Tačiau didelė dalis kritulių, ypač tropikuose, susidaro vadinamuosiuose šiltuose debesyse, kuriuose temperatūra išlieka virš nulio.

    Būtent šių debesų viduje lietaus pradžia dešimtmečius buvo laikoma viena didžiausių mįslių. Neapibrėžtumas tiesiogiai veikia ir orų prognozių tikslumą, ir klimato modelius, nes debesys lemia, kaip Žemė atspindi, sugeria ir išspinduliuoja energiją.

    Naujas „mikroskopas“ debesyse

    Maxo Plancko Dinamikos ir saviorganizacijos instituto komanda šiai problemai spręsti pasitelkė „CloudKite“ – helio pripildytą baliono ir aitvaro hibridą, skirtą tyrinėti žemai skriejančius kamuolinius debesis. Skirtingai nei lėktuvai ar dronai, ši sistema leidžia ilgiau ir stabiliau rinkti itin tankius matavimus toje pačioje debesies zonoje.

    Prietaisas turi specialiai pritaikytas optines sistemas, kurios fiksuoja lašelių dydžius ir jų pasiskirstymą erdvėje dideliu dažniu. Taip mokslininkai gali kurti trimačius vaizdus ir matyti procesus nuo mikrometrų iki kilometrų mastelio.

    Kur prasideda lietus šiltuose debesyse?

    Tyrėjai nustatė, kad lašelių „susibūrimas“ šiltuose debesyse nevyksta tolygiai visame debesyje. Vietoje to formuojasi labai lokaliniai, trumpalaikiai „karštieji taškai“, kuriuose lašeliai išsidėsto neįprastai tankiai.

    Šie ploteliai gali būti mažesni nei vieno metro mastelio, o atstumai tarp lašelių juose siekia maždaug milimetrą. Tokiose sąlygose susidūrimų ir susiliejimo tikimybė smarkiai išauga, todėl būtent čia lašeliai greičiausiai peržengia kritinę ribą ir pradeda virsti lietaus lašais.

    „Kadangi lašeliai ten susitelkia, jų susidūrimai tampa gerokai labiau tikėtini“, – sakė tyrimo autorė Birte Thiede.

    Šis rezultatas taip pat padeda paaiškinti, kodėl ankstesni stebėjimai kartais rodė silpnesnį ar „išplautą“ susitelkimo signalą. Jei matavimai apibendrinami dideliame plote, smulkūs židiniai tiesiog pasimeta bendrame vidurkyje.

    Kodėl tai svarbu prognozėms?

    Mokslininkai pabrėžia, kad „karštieji taškai“ nebūtinai tiesiogiai sutampa su didžiausia lašelių koncentracija ar vidutiniu jų dydžiu. Tai leidžia įtarti, kad esminį vaidmenį gali atlikti debesų turbulencija ir kiti dinaminiai procesai, kuriuos komanda toliau analizuoja.

    Tikslesnis supratimas, kaip šiltuose debesyse užsiveda susidūrimų grandinė ir kaip greitai auga lašai, gali pagerinti kritulių parametrizaciją skaitmeniniuose modeliuose. Praktinis rezultatas būtų patikimesnės trumpojo laikotarpio orų prognozės ir tvirtesnės prielaidos vertinant klimato kaitos scenarijus, ypač regionuose, kur šilti debesys generuoja didelę dalį kritulių.

    Tyrimo autoriai planuoja naujas „CloudKite“ ekspedicijas ir kituose regionuose, įskaitant Amazonę, Baltijos jūros apylinkes ir Suomiją. Tikslas – patikrinti, kaip skirtingomis sąlygomis formuojasi minėti židiniai ir kiek jie keičia lietaus atsiradimo greitį.

    Tyrimas publikuotas mokslo žurnale PNAS.

  • Virš Indonezijos nušvito vaivorykštiniai debesys: žmonės manė, kad tai DI, bet mokslas aiškus

    Virš Indonezijos nušvito vaivorykštiniai debesys: žmonės manė, kad tai DI, bet mokslas aiškus

    Virš Jonggol vietovės Indonezijoje, netoli Džakartos, socialiniuose tinkluose išplito vaizdai, kuriuose matyti neįprastai spalvingi, tarsi vaivorykštę primenantys debesys. Dalis žmonių svarstė, ar vaizdas nėra sukurtas pasitelkus DI, nes spalvos atrodė pernelyg ryškios ir „neteisingos“ įprastam dangui.

    Meteorologai aiškina, kad tai natūralus reiškinys, vadinamas debesų irizacija. Jis atsiranda, kai Saulės šviesa sąveikauja su labai smulkiomis ir panašaus dydžio vandens lašelėmis arba ledo kristalais plonuose debesyse, todėl šviesa išskaidoma į spalvas.

    Kas yra debesų irizacija?

    Skirtingai nei klasikinė vaivorykštė, kuri susiformuoja šviesai lūžtant ir atsispindint lietaus lašuose, irizaciją daugiausia lemia šviesos difrakcija. Dėl jos danguje pasirodo švelnūs rožinės, žalios, geltonos ar melsvos atspalviai, dažnai pereinantys vienas į kitą.

    Panašų efektą žmonės kartais mato muilo burbuluose ar plonoje alyvos plėvelėje ant vandens. Tačiau atmosferoje toks vaizdas užfiksuojamas rečiau, nes turi sutapti keli veiksniai: tinkamas debesų plonumas, vienodesnės smulkios dalelės ir palankus apšvietimo kampas.

    Kodėl spalvas sunku pamatyti?

    Ryškiausios irizacijos spalvos paprastai formuojasi netoli Saulės, todėl jas neretai „užgožia“ akinanti šviesa. Dėl šios priežasties reiškinys geriau pastebimas, kai Saulę iš dalies pridengia storesnis debesis, kalnas, pastatas ar kitas objektas.

    Specialistai pabrėžia, kad net ir dažnai stebint dangų tokio reginio galima ir neįžiūrėti visą gyvenimą. O pasitaikius tinkamoms sąlygoms, vaizdas atrodo toks neįprastas, kad šiais laikais daliai žmonių pirmoji mintis būna apie skaitmeninį redagavimą ar generuotą turinį.

    Ar tai reiškia audrą?

    Spalvingi atmosferos reiškiniai dažnai išprovokuoja spėliones apie artėjančias audras ar pavojingus pokyčius, tačiau pati irizacija nėra tiesioginis audros pranašas. Ji labiau nurodo į konkrečias mikrostruktūrines debesų savybes, o ne į tai, kas būtinai įvyks artimiausiomis valandomis.

    Vis dėlto irizacija gali pasirodyti įvairiomis oro sąlygomis, taip pat ir tuomet, kai atmosfera yra aktyvesnė ir formuojasi didesni debesų masyvai. Todėl vertinant orus patikimiausia remtis prognozėmis, radarų duomenimis ir oficialiais meteorologijos tarnybų pranešimais, o ne vien vizualiais įspūdžiais.

    Jonggol nufilmuoti kadrai tapo priminimu, kad net ir skaitmeninių filtrų epochoje įspūdingiausi vaizdai kartais būna visiškai tikri. Kartais užtenka tiesiog pakelti akis į dangų tinkamu metu.

  • Nustebsite: šie grybai gali keisti orus – mokslininkai paaiškino, kaip jų sporos veikia debesis

    Nustebsite: šie grybai gali keisti orus – mokslininkai paaiškino, kaip jų sporos veikia debesis

    Grybai dažniausiai siejami su miško paklote, pelėsiu ar rudeniniu krepšiu, tačiau nauji tyrimai primena, kad jų įtaka gali siekti ir atmosferą. Mokslininkai nustatė, jog dalis grybų geba skatinti ledo formavimąsi debesyse, o tai gali keisti kritulių susidarymo eigą.

    Kalbama ne apie mistinį oro valdymą, o apie konkretų fizikinį procesą. Kai kurios grybinės dalelės, ypač sporos, vėjo pakeltos gali patekti aukštai į atmosferą ir tapti paviršiumi, nuo kurio lengviau pradeda formuotis ledo kristalai.

    Kaip sporos padeda vandeniui

    Debesys nėra vienalytė vandens masė: juose maišosi vandens lašeliai, ledo kristalai, vandens garai ir aerozoliai, tokie kaip dulkės, jūros druska, suodžiai, žiedadulkės ar mikroorganizmų dalelės. Būtent šios mikrodalelės dažnai nulemia, kada ir kaip vanduo kondensuojasi arba užšąla.

    Atmosferoje vanduo gali išlikti skystas net esant žemesnei nei 0 laipsnių temperatūrai, jei nėra vadinamųjų branduolių, nuo kurių pradėtų augti kristalas. Tyrėjai nustatė, kad kai kurie Mortierellaceae šeimos grybai gamina baltymus, kurie veikia kaip ledo formavimosi katalizatoriai ir sumažina slenkstį, kada prasideda užšalimas.

    „Šie baltymai veikia tarsi forma, padedanti vandens molekulėms išsidėstyti taip, kad lengviau užsimegztų ledo kristalas“, – aiškina mokslininkai, apibendrindami tyrimų rezultatus.

    Grybai prisideda prie kritulių grandinės

    Mišriuose debesyse, kur vienu metu yra ir skystų lašelių, ir ledo, ledo kristalų atsiradimas gali būti ypač svarbus. Susiformavę kristalai auga, jungiasi, tampa sunkesni ir gali pradėti kristi, o tai yra viena iš grandžių, vedančių į lietų ar sniegą.

    Panašus reiškinys seniau buvo geriausiai žinomas bakterijų pasaulyje, ypač kalbant apie Pseudomonas syringae, siejamą su augalais ir šalnų daroma žala. Dabar prie atmosferos ledo branduolių „žaidėjų“ vis dažniau pridedami ir grybai, o tai keičia požiūrį į biologinių dalelių vaidmenį meteorologijoje.

    Ar tai reiškia, kad grybai valdo lietų?

    Mokslininkai pabrėžia, kad grybai nėra pultelis orams: vien sporų gausa nelemia, kad po kelių valandų ims lyti. Krituliams susidaryti būtina visa sąlygų visuma, įskaitant drėgmę, temperatūrą, oro masių judėjimą, debesų tipą ir kitų aerozolių kiekį.

    Vis dėlto biologinės dalelės kai kuriose vietovėse gali būti reikšmingas ledo branduolių šaltinis, ypač ten, kur oras santykinai švaresnis ir dominuoja miškai ar durpynai. Tokiose aplinkose sporos ir kitos organinės dalelės gali turėti didesnę įtaką debesų mikrofizikai nei stipriai užterštose zonose, kur vyrauja mineralinės dulkės ir suodžiai.

    Šie atradimai stiprina idėją, kad orai priklauso ne tik nuo frontų ar slėgio laukų, bet ir nuo mikroskopinių dalelių, kurios suteikia vandeniui paviršių užsimegzti lašeliams ar ledo kristalams. Kitaip tariant, kartais kelias iki lietaus prasideda nuo beveik nematomos sporos.