Новое исследование Канзасского университета, опубликованное в журнале Earth-Science Reviews (Нидерланды), дает представление об одной из самых мощных муссонных систем в мире: летнем муссоне во время бабьего лета. В исследовании подробно описывается, как сезон дождей, имеющих жизненно важное социальное и экономическое значение для жителей региона, усиливается частицами атмосферной пыли, уносимой ветрами из пустынь на Ближнем Востоке.
«Мы знаем, что пыль, идущая из пустыни, может поглощать солнечную радиацию тогда, когда сильные ветры уносят эту пыль в атмосферу,», - сказал ведущий автор исследования Циньцзянь Цзинь, преподаватель и сотрудник академической программы факультета Географии и Атмосферных Наук Канзасского Университета. «Пыль после поглощения солнечного излучения становится очень горячей. Эти частицы пыли, взвешенные в атмосфере, могут нагреть ее настолько, что изменится давление воздуха - и это может привести к изменениям в схемах циркуляции и ветрах».
Это явление, получившее название «повышенный тепловой насос», переносит влагу на Индийский субконтинент с моря.
«Муссоны характеризуется сильными ветрами летом», - сказал Джин. «Итак, как только ветер изменится, перенос влаги из океана на сушу меняется. Таким образом, они увеличивают количество осадков. Осадки очень важны для людей, живущих в Южной Азии, особенно в Индии, и важны для сельского хозяйства и питьевой воды».
В то время как пыль с Ближнего Востока увеличивает силу муссонов на Индийском субконтиненте, существует также обратный эффект, который приводит к положительной обратной связи, когда муссоны могут усиливать ветры на Ближнем Востоке, создавая еще больше пылевых аэрозолей.
«Муссон может влиять на выбросы пыли», - говорит Джин. «Когда у нас более сильный муссон, существует нагрев в верхних слоях атмосферы. Конвекция (вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передаётся струями и потоками самого вещества), связанная с муссонами, может подниматься на очень большую высоту, до 10 километров. Когда эта структура воздуха над муссонами нагревается, происходит что-то вроде волны. По всему региону распространяется высокое давление, затем низкое давление, затем вновь высокое давление. Эти волны могут переносить воздух на Ближний Восток. Воздух поднимается вверх над Индийским субконтинентом, затем перемещается на Ближний Восток и устремляется вниз - и когда нисходящий воздух ударяется о поверхность, он может собирать много аэрозолей пыли».
Хотя уже было известно, что «повышенный тепловой насос» существует из-за пыли, поступающей с Аравийского полуострова, Джин и его коллеги приводят доводы в пользу другого источника в Южной Азии, подпитывающего эффект аэрозольной пыли на летние муссоны в Индии: Иранского плато.
Ученые считают: «Иранское плато может увеличить выбросы пыли с Ближнего Востока, а также муссонную циркуляцию и муссонные осадки. Иранское плато - еще один фактор, который может объяснить взаимосвязь между пылью Ближнего Востока и индийскими летними муссонами.»
Джин утверждает, что существует три других механизма, влияющих на летний сезон дождей в Индии.
Один из них - эффект затемнения снега, когда черный углерод и пыль уменьшают отражательную способность снега, нагревая землю и тропосферу над ней.
Другой - эффект затемнения солнечного света, когда аэрозоли в атмосфере вызывают охлаждение поверхности земли.
Наконец, в исследовании рассматривается, как аэрозольная пыль может служить ядрами ледяных облаков, которые могут «изменять микрофизические свойства ледяных облаков и, следовательно, муссонные осадки бабьего лета».
Понимание этих механизмов и климатических эффектов пыли будет иметь все более важное значение перед угрозой глобального изменения климата.
«Это особенно верно для Азии - есть климатические прогнозы, показывающие, что в некоторых районах Азии земля станет суше», - сказал Джин. «Итак, мы ожидаем, что будет больше выбросов пыли, и пыль будет играть более важную роль в ближайшее время в Азии.
Существует множество антропогенных выбросов или загрязнений воздуха в восточном Китае, Восточной Азии и Индии. С улучшением качества воздуха соотношение между естественной пылью и антропогенным аэрозолем увеличится — это означает, что пыль будет играть более важную роль в будущем».
Насколько верны эти тревожные прогнозы ученых?