Разряды молнии на суше чаще, чем над морем. Это невероятно, но почему? Насколько распространена молния? По оценкам ученых, каждый день происходит около 8 миллионов ударов молнии, что соответствует их 3 миллиардам в год, и подавляющее большинство из них приходится на сушу, хотя большая часть осадков выпадает над океаном, который покрывает 70 процентов поверхности нашей планеты. Вопрос в том, почему.
До сих пор предполагалось, что удары молнии над сушей случаются чаще, потому что морской воздух чище, чем воздух над сушей. Но одна загвоздка с этой теорией заключается в том, что, когда воздух над соленой водой насыщен частицами загрязнения, и… новых молний не происходит.
Известные эффекты термодинамики и аэрозолей могут объяснить грозовую активность над сушей, но не над океанами. Различия в интенсивности восходящего потока также не могут объяснить огромную разницу.
Теперь ученые из Еврейского университета в сотрудничестве с учеными из Уханьского и Нанкинского университетов в Китае, а также из Вашингтонского университета изменили парадигму: «Грубые морские брызги подавляют молнию», — написали профессор Даниэль Розенфельд и его научный сотрудник Зенгксин Пан в журнале Nature Communications летом 2022. «Крупные морские брызги» относятся к переносимым по воздуху частицам соли размером более 2 тысячных долей миллиметра. Статья посвящена тропическим зонам и летним штормам в субтропиках и средних широтах, например, в США и восточном Китае, для которых характерны как дожди, так и влажность. Где штормы сталкиваются с солеными аэрозолями? В акватории моря. Где штормы не сталкиваются с солеными аэрозолями? Над землей.
Насколько велика разница между наличием соли в воздухе и ее отсутствием? Розенфельд объясняет, что во время любого шторма морские брызги могут снизить количество ударов молнии до 90 процентов по сравнению с отсутствием морских брызг.
Команда обнаружила, что небольшие частицы в воздухе увеличивают производство молний во время данного шторма, хотя гораздо меньше над морем, когда воздух содержит много частиц соли, образующихся в результате морских брызг.
Частицы — крупные соленые аэрозоли и аэрозоли с мелкими частицами — также влияют на количество осадков от шторма. Но вернемся к драме молний и почему все это происходит .
История возникновения молнии начинается с конвективных облаков, которые возникают из-за восходящих воздушных потоков, возникающих у поверхности, утверждает Розенфельд. Таким образом, частицы с поверхности, соль над морем, пыль и загрязняющие вещества над землей могут подняться в небо более чем на 10 километров.
Когда мелкие частицы поднимаются в облака, они служат основой для конденсации множества мелких облачных капель, которые намного меньше дождевых капель. С меньшим количеством осадков, которые истощили бы облачную воду, больше воды остается в восходящих воздушных потоках, которые поднимаются, поднимаются, и поднимаются на высоты выше уровня замерзания. Облачная вода замерзает в частицы льда, которые сталкиваются друг с другом и создают электрические заряды.
Другими словами, мелкие частицы усиливают процессы, вызывающие молнию. Отсюда больше молний над сушей и в загрязненных облаках над океаном.
Когда в нашем облаке есть большие соленые частицы, они подавляют процессы, вызывающие молнию, потому что они поглощают воду в облаке и образуют большие облачные капли, которые ускоряют образование дождевых капель. Они действительно будут падать, облако выделяет больше воды, прежде чем подняться до зоны замерзания и, следовательно, возникает меньше молний над морем, — утверждает Розенфельд и его команда.
Поскольку морские брызги и пыль существуют уже более 4 миллиардов лет, это не вина человека, не так ли?
В том смысле, что физика и химия остаются тем, чем они были и раньше, и несомненно, над сушей всегда было больше молний, чем над морем. Но человечество значительно сдвинули стрелку с загрязнением твердыми частицами, которые мы производим. По словам Розенфельда, этот эффект особенно заметен в промышленных городах, как например, таких как Хьюстон в Техасе и Гуанчжоу на юге Китая.
«Хорошо задокументировано, что в районах с более высоким уровнем загрязнения воздуха происходит больше ударов молнии, например, над крупными городскими районами», — резюмирует Розенфельд. Теперь мы лучше понимаем, почему.
Он добавляет, что в настоящее время в районе Хьюстона реализуется проект по изучению связи между загрязнением воздуха, процессами выпадения осадков (дождь или лед) и электризацией облаков.
Он отмечает, что над горячими промышленными городами можно получить двойной эффект , усиливая термические процессы и ускоряя подъем грязной воздушной массы.
Разряды молнии чрезвычайно опасны. Так 4 августа 2022 три человека погибли, а четвертый был госпитализирован в критическом состоянии после того, как молния ударила в парк через дорогу от Белого дома в Вашингтоне. Это была чрезвычайная трагедия, учитывая расположение и тот факт, что в среднем молния убивает «всего» от 15 до 20 человек в год в Соединенных Штатах, по данным Национальной метеорологической службы США. Все трое укрылись от бури под деревом: молния, как правило, направляется через самый высокий объект поблизости, которым часто и является дерево. Это, кстати, относится и к океану: судно с мачтой больше подвержено ударам, чем серфер. ( Во время грозы нельзя находиться ближе 10 метров от высоких предметов).
В конечном счете, получается история об изменении климата. Чем больше загрязняющих частиц мы выбрасываем в наш воздух, тем больше молний мы получаем, и среднее количество людей, убитых молнией в год, вероятно, увеличится. Но что еще более важно, это влияет на планетарный энергетический баланс, который приводит в движение всю климатическую систему: большая часть солнечной энергии уходит на испарение воды с поверхности и доставляется в атмосферу, а когда происходит обратный процесс — то происходят осадки.
Все это уже меняет местную погоду, да и климат планеты в целом. Но поскольку масштабы последствий загрязнения воздуха и морских брызг не были полностью оценены, они не учитывались в прогнозах погоды и климатических моделях — и должны быть учтены, говорит Розенфельд. Включение этих процессов будет дорогостоящим, но мы должны себе этого позволить. «Мы должны стиснуть зубы», — настаивает профессор. Мы должны улучшить наше понимание того, что нас ждет впереди.
Фото: Яндекс Дзен