Что "рассказали" морской лед и облака о климатических изменениях в Арктике?

Патрик Тейлор, метеоролог из Исследовательского центра НАСА Лэнгли в Хэмптоне (штат Вирджиния, США) утверждает, что одним из главных факторов быстрого потепления Арктики является взаимодействие облаков с морским льдом, которое влияет на ее альбедо, то есть отражательную способность поверхности. Этот же термин ученые используют для описания изменения количества солнечной энергии, поглощаемой Землей в условиях увеличения выбросов парниковых газов. Понимание того, что влияет на альбедо Арктики является особенно важным, так как яркий снег и лед делают ее одним из регионов с самой высокой способностью отражать солнечную энергию.

В своем исследовании Тейлор использовал данные, полученные с помощью двух спутников НАСА, вращающихся по околоземной орбите с 2006 года. «Уникальные инструменты CALIPSO и CloudSat обеспечили точное определение вертикального распределения облаков, что имеет решающее значение для этого исследования», — отметил Тейлор.

В соответствии с предыдущими представлениями об Арктике считалось, что ее потепление в течение лета может замедляться облаками. Тейлор объяснил, почему возникла такая гипотеза. Арктическое лето означает увеличение солнечного света, что способствует таянию морского льда, который охватывает огромные площади океана. Уменьшение количества льда в океане приводит к поглощению большего количества солнечной энергии водной поверхностью, способствуя ее нагреванию, а также более интенсивному испарению воды в атмосферу. За счет этого повышается облачность в небе, что увеличивает отражение солнечного света облаками.

Такое мнение, что увеличение облачности в летнее время снижает скорость таяния, существовало много лет. Но Тейлор обнаружил, что роль облаков и морского льда в изменении арктического климата более сложна, чем следует из прежней гипотезы. Использовав спутниковые наблюдения, охватывающие период с 2006 по 2010 года, он установил, что различий в концентрации облаков над морским льдом и океаном летом гораздо меньше, чем считалось ранее.

«Тот факт, что летом, когда морской лед тает, увеличивая площадь океана, количество облаков не возрастает, означает, что они не сдерживают потепление, и Арктика в действительности может нагреваться быстрее, чем предполагают климатические модели», — пояснил Тейлор.

Облака — как палка о двух концах, если речь идет об изменении климата. Они имеют охлаждающий и согревающий эффекты не только в Арктике, но и по всей планете. В течение дня яркие белые облака отражают часть солнечного света, падающего на Землю, обратно в космос. В ночное время, однако, они действуют как одеяло, которое не позволяет аккумулированному за день теплу уйти в космос.

Как правило, в самые холодные зимние ночи небо остается чистым. Если появились облака, становится немного теплее. В Арктике этот согревающий эффект облаков может повлиять на морской лед в течение осени и зимы, когда солнце не показывается месяцами и темные небеса лежат над океанами и сушей, которые целое лето поглощали солнечный свет.

Несмотря на необходимость дальнейших исследований, Тейлор уже сейчас уверен, что увеличение облаков, которое он наблюдал осенью, может замедлять процесс повторного образования льда в течение зимы. Замедленное повторное замерзание воды приводит к тому, что летом морской лед становится тоньше и его образуется меньше, следовательно весной и летом он будет таять быстрее.

Тейлор также отметил, что различные метеорологические факторы, такие как температура, влажность и ветер, влияют на арктические облака почти в 10 раз сильнее, чем морской лед. Эти факторы, способствующие стабильности атмосферы, причастны к формированию облаков наряду с морским льдом и поверхностью океана. По словам Тейлора, высокая устойчивость атмосферы ограничивает обмен энергией между арктической поверхностью и атмосферой.

Предыдущие исследования динамики морского льда и облачности в Арктике обращали внимание на взаимосвязь между среднемесячным количеством морского льда и облаков. Рассматривая данные наблюдений в одни и те же месяцы за несколько лет, они анализировали, как влияло количество морского льда на уменьшение и увеличение облачности.

Тейлор использовал более детальный подход. Он классифицировал спутниковые снимки облаков и морского льда над Арктикой за короткие промежутки времени, учитывая параметры влажности, температуры и ветра.

Теперь задача ученого состоит в том, чтобы связать результаты его работы с данными о накопленной арктической энергии и температуре поверхности, которые являются важными факторами при моделировании изменений арктического морского льда в будущем.

«Впервые мы получили точные сведения о концентрации и распределении облаков над Арктикой. Это неоценимый вклад в изучение этого региона и прогнозирование его будущего в условиях глобального потепления», — заключил Тейлор.
Исследование было опубликовано в издании Journal of Geophysical Research: Atmospheres.