В Арктике часто фиксируются температуры, способствующие образованию смешанных облаков, содержащих капли переохлажденной жидкости и кристаллы льда. Их состав играет решающую роль в энергетическом балансе и климатической системе региона. Облака с большим количеством жидкости сохраняются дольше и отражают больше солнечного света, чем те, в которых преобладают кристаллы льда.

Климатические модели обычно предсказывают, что по мере нагревания Арктики облака в регионе будут содержать больше воды и меньше льда, поскольку более высокие температуры обычно подавляют формирование кристаллов. Однако на образование облаков также влияет присутствие аэрозолей. Они играют роль своего рода семян, которые дают возможность как для конденсации капель жидкости, так и для образования кристаллов льда.

Команда под руководством доцента Ютаки Тобо из Национального института полярных исследований Японии изучила связь между повышением температуры приземного воздуха и аэрозолями, известными как частицы, образующие лед (INP). Они обнаружили, что потепление поверхности Арктики приводит к увеличению площадей, свободных от снега и льда, которые выделяют большее количество активных INP. Эти частицы могут вызывать образование льда в облаках, уменьшая содержание жидкой воды в смешанных облаках и потенциально ускоряя дальнейшее потепление. 

"Мы обнаружили, что INP имели тенденцию к экспоненциальному увеличению с повышением температуры приземного воздуха, когда она поднималась выше нуля и на Шпицбергене появлялись свободные от снега и льда бесплодные территории и зоны с растительностью. Это регион, в котором потепление происходит в пять-семь раз быстрее, чем в среднем в мире", — говорит Тобо.

Наблюдения основаны на круглогодичных измерениях INP, проведенных в период проекта Многопрофильной дрейфующей обсерватории по изучению арктического климата (MOSAiC) с сентября 2019 года по начало октября 2020 года в обсерватории Цеппелин на Шпицбергене. Чтобы определить количество частиц, исследователи собрали образцы аэрозолей и использовали проверенный метод капельного замораживания, чтобы проверить, могут ли они образовывать лед.

Оказалось, что количество INP увеличивалось в теплые месяцы (с середины апреля по сентябрь), когда температура приземного воздуха была выше нуля. Также ученые установили, что наблюдаемые в теплые месяцы INP представляли собой в основном минеральную пыль и углеродистые частицы, напоминающие микроорганизмы или растительные остатки.

Результаты вызывают беспокойство, поскольку в зимний период потепление еще более заметно, чем летом: температура на Шпицбергене повышается более чем на два градуса за десятилетие. Поскольку в ближайшее время все чаще будут встречаться участки, свободные от снега и льда, выбросы INP, вероятно, также увеличатся, изменяя состав смешанных облаков. 

"Наши результаты предполагают, что вероятность выброса высокоактивных INP из высокоширотных наземных источников увеличится в ответ на прогнозируемое приземное потепление, — заключает Тобо. — Таким образом, этот эффект необходимо учитывать в климатических моделях, чтобы улучшить понимание сценария фазового перехода арктических смешанных облаков".

Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.