Сахарская пыль регулирует количество осадков во время ураганов
Гигантские облака пыли из пустыни Сахара, которые перелетают через Атлантику, могут подавлять формирование ураганов над океаном и влиять на погоду в Северной Америке.
Но толстые пылевые шлейфы также могут привести к более сильным ливням – и потенциально большему разрушению – от обрушивающихся на сушу штормов, согласно исследованию, которое было опубликовано в Science Advances. Исследование показывает ранее неизвестную связь между ураганными осадками и пылевыми шлейфами Сахары.
«Удивительно, но ведущим фактором, контролирующим осадки ураганов, является не температура поверхности моря или влажность в атмосфере, как традиционно считалось. Вместо этого это пыль Сахары», — сказал автор исследования Юань Ван из Стэнфордского университета.
Предыдущие исследования показали, что перенос пыли в Сахаре может существенно сократиться в ближайшие десятилетия, а количество ураганных осадков, вероятно, увеличится из-за антропогенного изменения климата.
Однако неопределенность сохраняется в вопросах о том, как изменение климата повлияет на отток пыли из Сахары и сколько осадков следует ожидать от будущих ураганов. Дополнительные вопросы касаются сложных взаимосвязей между пылью Сахары, температурой океана и образованием ураганов, их интенсивностью и осадками. Заполнение пробелов будет иметь решающее значение для прогнозирования и смягчения последствий изменения климата.
«Ураганы — одно из самых разрушительных погодных явлений на Земле», — сказал Ван. Даже относительно слабые ураганы могут вызывать сильные дожди и затопления на сотни миль вглубь страны. «Для традиционных прогнозов погоды, особенно прогнозов ураганов, я не думаю, что пыль получила достаточно внимания на данный момент».
Пыль может оказывать противоположное воздействие на тропические циклоны, которые классифицируются как ураганы в Северной Атлантике, центральной части северной части Тихого океана и восточной части северной части Тихого океана, когда устойчивая скорость ветра достигает 120 километров в час и выше.
«Частица пыли может заставить ледяные облака формироваться более эффективно в ядре урагана, что может привести к большему количеству осадков», — объяснил Ван, назвав этот эффект микрофизическим усилением. Пыль также может блокировать солнечное излучение и охлаждать температуру поверхности моря вокруг ядра шторма, что ослабляет тропический циклон.
Ван и его коллеги решили сначала разработать модель машинного обучения, способную прогнозировать количество осадков во время ураганов, а затем выявить лежащие в ее основе математические и физические соотношения.
Для прогнозирования осадков от отдельных ураганов исследователи использовали метеорологические данные за 19 лет и почасовые спутниковые наблюдения за осадками.
Результаты показывают, что ключевым предиктором осадков является оптическая глубина пыли, мера того, сколько света проходит через пыльный шлейф. Они выявили зависимость в форме бумеранга, в которой количество осадков увеличивается при оптической глубине пыли от 0,03 до 0,06, а затем резко уменьшается. Другими словами, при высоких концентрациях пыль переходит от усиления к подавлению осадков.
«Обычно, когда пылевая нагрузка низкая, эффект микрофизического усиления более выражен. Если пылевая нагрузка высокая, она может более эффективно защищать поверхность океана от солнечного света, и то, что мы называем «эффектом подавления излучения», будет доминировать», — сказал Ван.