Океанские молнии полюбили бить вдоль судоходных линий
Американские геофизики изучили карту ударов океанских и морских молний за последние 12 лет. Оказалось, что частота ударов молнии примерно в два раза выше в тех областях, через которые проходят судоходные линии. Ученые связывают этот эффект с большим количеством мелких аэрозольных частиц в выхлопе кораблей, которые остаются на линиях их маршрутов. Результаты исследования опубликованы в Geophysical Research Letters.
Грозы над морями и океанами возникают в результате интенсивной вертикальной конвекции в приповерхностных слоях атмосферы. Это происходит в результате неравномерного нагревания воздушного слоя вблизи поверхности моря. В результате конвекции внутри кучево-дождевых облаков происходит образование ледяных частиц, которое ведет к разделению зарядов и образованию электрического поля с напряженностью порядка одного мегавольта на метр. Вероятность возникновения молний над морской поверхностью в этом случае зависит от концентрации изолированных друг от друга зародышей конденсации размером 50 нанометров и меньше, которые, не сливаясь друг с другом, могут переноситься конвективными потоками и приводить к образованию смешанных водно-ледяных фаз в облаках.
В своей статье геофизики использовали данные базы данных WWLLN о точках, в которых наблюдались океанские и морские молнии, за последние 12 лет. Суммарно были проанализированы около полутора миллиардов вспышек молний. В качестве основного региона исследования ученые выбрали Индийский океан и Южно-Китайское море, в которых проходит большое количество судоходных линий, а климатические условия достаточно однородные. Для количественной оценки распределений положений вспышек геофизики провели статистический анализ, использовав усреднение данных за периоды в 91 день (один сезон) и 731 день (два года).
Помимо анализа интенсивности ударов молний, ученые также изучили направление и загруженность судоходных линий в данном регионе. Оказалось, что частота ударов молний в областях, где проходят основные судоходные маршруты, примерно в два раза выше, чем в примыкающих к ним зонах с идентичными климатическими условиями. При этом чаще всего молнии били в зонах двух наиболее активных судоходных линий. Особенно этот эффект заметен в сезоны с наиболее интенсивной атмосферной конвекцией и в зонах, более отдаленных от берега.
Проанализировав данные, усредненные за 91 день, геофизики смогли заметить характерные сезонные вариации, связанные с меридианальной миграцией зоны конвергенции. Максимальное количество молний приходится на период с ноября по май. Интересно, что в зависимости от сезона, области, на которые приходится максимальное количество молний, меняются, но всегда они расположены вдоль судоходных линий.
Ученые утверждают, что повышенная частота ударов молний над судоходными линиями не может быть объяснена только природными факторами (такими как температура или атмосферная устойчивость) и связывают ее с выбросом в атмосферу большого количества аэрозольных частиц в выхлопе от работы корабельных двигателей. Для того, чтобы подтвердить свои предположения, геофизики проанализировали параметры выбросов от кораблей, которые оценивались по базе данных EDGAR. Учтя тип двигателей, размер и скорость кораблей, ученые оценили состав и размер частиц аэрозолей, которые образуются в результате работы двигателей вдоль маршрутов кораблей. Оказалось, что действительно такие взвеси могут сильно изменять микрофизику приповерхностного воздушного слоя, увеличивая концентрацию зародышей конденсации нужного размера. Это приводит к увеличению концентрации ледяных частиц в кучево-дождевых облаках при конвекции и, соответственно, сильно увеличивают вероятность возникновения молнии.
Ученые отмечают, что полученные результаты дали прекрасную возможность для изучения влияния антропогенных факторов, связанных с судоходной активностью, на состав атмосферы, так как зоны судоходности строго локализованы и при этом окружены областями с точно такими же климатическим условиями, но без антропогенного влияния. Раньше мы рассказывали о том, как на вероятность возникновения молний влияет непосредственно климат, какие места являются самыми популярными для ударов молний и почему молнии довольно редки, например, в Москве.
Александр Дубов
Виной всему масштабное и преждевременное таяние морского льда
Четыре из пяти колоний императорских пингвинов в центральной и восточной части моря Беллинсгаузена не смогли вывести птенцов в 2022 году. Виной всему масштабное таяние льда, которое началось до того, как молодые особи успели опериться. В результате несколько тысяч птенцов пингвинов, скорее всего, утонули, а их родители покинули колонии. Как отмечается в статье для журнала Communications Earth & Environment, ученые впервые сталкиваются с провалом размножения у императорских пингвинов в пределах целого региона. Однако в будущем из-за антропогенных изменений климата такое будет происходить все чаще, что ставит будущее вида под угрозу. Императорские пингвины (Aptenodytes forsteri) выводят потомство в колониях, расположенных на морском льду вокруг Антарктиды. Они прибывают к местам размножения с конца марта по апрель, а в мае-июне откладывают яйца, из которых спустя два месяца вылупляются птенцы. Пингвинята растут медленно и оперяются только в декабре-январе. Таким образом, чтобы успешно вырастить птенцов, императорским пингвинам необходим стабильный ледовый покров с апреля по январь. Однако, по прогнозам ученых, из-за антропогенных изменений климата площадь льдов вокруг Антарктиды к концу века сильно сократится. В результате более девяноста процентов колоний императорских пингвинов лишатся подходящих мест для размножения, перестанут поддерживать свою численность и исчезнут. Команда орнитологов под руководством Питера Фретуэлла (Peter T. Fretwell) из Британской антарктической службы обнаружила, что по крайней мере в одном регионе Антарктиды императорские пингвины уже в наши дни испытывают серьезные проблемы из-за потери морского льда. Речь о море Беллинсгаузена, которое лежит к западу от Антарктического полуострова. В его центральной и восточной части расположены пять колоний императорских пингвинов, самая большая из которых насчитывает около 3500 пар, а самая маленькая — около 630 пар. Все они были открыты в течение последних 14 лет благодаря изучению спутниковых снимков — и лишь одну из них посещали ученые. В конце 2022 года, когда площадь ледового покрова вокруг Антарктиды находилась на рекордно низком уровне, некоторые части моря Беллинсгаузена начали оттаивать неожиданно рано и уже к ноябрю полностью очистились ото льда. Чтобы понять, как это сказалось на птенцах пингвинов, которые в это время года как раз переходят к самостоятельной жизни, Фретуэлл и его соавторы обратились к спутниковым снимкам всех пяти местных колоний. Исследователи искали на них коричневые пятна, соответствующие пингвиньему помету — по их площади можно судить о численности и успехе размножения колонии. В результате выяснилось, что из-за раннего исчезновения морского льда императорским пингвинам из большинства колоний в море Беллинсгаузена не удалось вывести потомство в 2022 году. Вероятно, птенцы в этих колониях не успели обзавестись водонепроницаемым оперением до того, как лед растаял, в результате чего утонули или умерли от переохлаждения, а их родители просто покинули колонии. Авторы оценивают потери в несколько тысяч молодых особей. В частности, вокруг колонии у острова Смайли, состоящей из примерно 3500 пар, припай разрушился на две недели раньше срока. Из-за этого часть местных пингвинов перебрались на большой айсберг, однако удалось ли выжить кому-то из птенцов, неизвестно. Колонию в заливе Верди осенью прибыло меньше особей, чем обычно — и даже они покинули ее после разрушения морского льда в конце октября — начале ноября. Колония Пфрогнер-Поинт, которая находилась на шельфовом леднике, также исчезла в начале ноября. А месяцем позже похожая судьба постигла колонию Брайант-Кост — после таяния многолетнего припая, на котором она располагалась. Исключение составила лишь небольшая колония у острова Ротшильда. Вокруг него ледовый припай начал разрушаться лишь в конце декабря, благодаря чему около 800 птенцов успели подрасти и опериться (эта цифра была получена во время облета колонии на вертолетах круизного лайнера). Судя по всему, таяние льда около острова Ротшильда замедлилось благодаря особенностям ландшафта и наличию айсбергов вокруг него. Фретуэлл и его соавторы отмечают, что отдельные колонии императорских пингвинов время от времени терпят неудачи, когда морской лед рушится под воздействием сильных штормов. Однако исследователи этого вида никогда не сталкивались с полным провалом размножения у большинства колоний в целом регионе. Более того, до сих пор в море Беллинсгаузена был известен всего один пример, когда колония не смогла вывести ни одного птенца за сезон. В теории императорские пингвины после неудачного года могли бы переместить колонию туда, где ледовые условия более надежны. Однако в море Беллинсгаузена таких мест почти нет. Экстремально низкая площадь антарктического льда в 2022-2023 годах не обязательно напрямую связана с антропогенными изменениями климата (поскольку она сильно колеблется от года к году). Возможно, эта аномалия лучше объясняется тремя подряд годами Ла-Ниньи. Тем не менее, по прогнозам климатологов, по мере того, как планета нагревается, площадь льда вокруг Антарктиды будет сокращаться. А значит, императорские пингвины все чаще будут испытывать серьезные проблемы с размножением, что поставит существование этого вида под угрозу. Магеллановы пингвины (Spheniscus magellanicus), которые обитают на побережьях Южной Америки, тоже страдают от антропогенных изменений климата. Однако для них проблемой стало не отсутствие льда (его в местах их обитания никогда не бывает), а участившиеся волны жары, которые убивают взрослых особей в период размножения. По расчетам зоологов, из-за все более жаркой погоды крупнейшая колония магеллановых пингвинов, расположенная на атлантическом побережье Аргентины, исчезнет в течение ближайших пятидесяти лет.
