Sedno sprawy dotyczy tzw. chmur mieszanych, czyli takich, w których współistnieją przechłodzone krople wody i kryształki lodu. W temperaturach mniej więcej od –15 do –30°C te chmury są wyjątkowo czułe na obecność cząstek inicjujących zamarzanie. Same krople mogą pozostawać ciekłe znacznie poniżej zera, ale kiedy trafią na odpowiedni “zarodek” lodu, sytuacja zmienia się błyskawicznie. Pył mineralny działa tu jak dyskretny prowokator: daje wodzie powierzchnię, przy której łatwiej zacząć budowę kryształu.
Pył z pustyni robi w atmosferze więcej, niż sugeruje jego nazwa
Badacze oparli się na 35 latach obserwacji satelitarnych i pokazali, że w północnej hemisferze między –15 a –30°C stężenie pyłu pustynnego jest silnie skorelowane z częstością występowania lodowych wierzchołków chmur. Wcześniej laboratoria od dawna sugerowały, że pył mineralny dobrze inicjuje zamarzanie, ale teraz udało się ten mechanizm zobaczyć w skali całej półkuli i na bardzo długiej serii danych.
Brzmi to trochę jak drobiazg z podręcznika meteorologii, ale skutki są całkiem konkretne. To, czy górna warstwa chmury jest lodowa, czy ciekła, wpływa na jej jasność, odbijanie promieniowania słonecznego i przebieg opadów. Chmura z lodowym “dachem” zachowuje się inaczej niż taka, która dłużej utrzymuje wodę w stanie ciekłym. Różnica nie jest dekoracyjna. To element większej układanki klimatycznej.
Najciekawsze jest chyba to, że pył działa tu trochę jak bardzo daleki reżyser pogody. Nie przynosi samego deszczu ani nie tworzy chmury od zera, ale potrafi zmienić scenariusz już istniejącej chmury. To jak wrzucenie jednego małego trybiku do wielkiej maszyny, po czym nagle inaczej pracuje cały mechanizm.
W badaniu chodzi konkretnie o chmury mieszane w północnych szerokościach geograficznych poza tropikami. To właśnie tam naukowcy znaleźli wyraźny związek między pyłem a tzw. cloud-top phase, czyli tym, czy wierzch chmury jest zdominowany przez lód czy przez krople cieczy. W praktyce oznacza to, że odległy transport pyłu z pustyń może wpływać na atmosferę nad regionami, które na pierwszy rzut oka z pustynią nie mają nic wspólnego.
To szczególnie ciekawe dlatego, że w debatach o chmurach często dominuje para wodna, temperatura i zanieczyszczenia. Tymczasem tutaj główną rolę gra naturalny aerozol. Nawet w miejscach, gdzie człowiek dorzuca do powietrza własne emisje, pustynny pył może okazać się ważniejszym graczem, jeśli chodzi o samo inicjowanie lodu. Podobny wniosek pojawił się też w nowszych badaniach lokalnych, gdzie naturalny pył przeważał nad emisjami antropogenicznymi jako źródło cząstek zarodkujących lód.
To bardzo ładnie pokazuje, jak atmosfera lubi łączyć rzeczy pozornie odległe. Pustynia nie kończy się tam, gdzie kończy się piasek pod stopami. Jej wpływ potrafi ciągnąć się dalej, wysoko w powietrzu, w miejscach, gdzie ostatecznie rozgrywa się los kropel, kryształków i opadów.
Fizyka przejścia między wodą a lodem w chmurach należy do większych źródeł niepewności w modelach klimatycznych. Jeśli nie wiadomo dokładnie, jak łatwo chmury przechodzą w fazę lodową, trudniej dobrze oszacować ich wpływ na bilans energii Ziemi. A to już przekłada się na projekcje ocieplenia i regionalnych zmian pogody. Nowe wyniki dają modelarzom coś bardzo cennego: obserwacyjny punkt odniesienia, zamiast samego zestawu laboratoryjnych przypuszczeń.
To nie znaczy, że pył pustynny nagle tłumaczy całą pogodę półkuli północnej. Ale wyraźnie pokazuje, że mikroprocesy w skali ziarenek pyłu mogą odciskać ślad na zjawiskach obejmujących ogromne obszary. Właśnie takie spostrzeżenia są w naukach o klimacie najciekawsze: wielkie układy okazują się zależne od drobin tak małych, że same w sobie wydają się prawie nieistotne.
Źródła: Sci Tech Daily; Science
