Podczas erupcji wulkany mogą wyrzucać pył wysoko do atmosfery, wtłaczając aerozole w miejsca, gdzie zwykle tworzą się chmury.
W badaniu opublikowanym w Science Advances naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) przeanalizowali dane satelitarne z 10 lat.
„Nasze badania pomagają wypełnić istotną lukę w wiedzy na temat tego, czy i jak erupcje wulkaniczne wpływają na tworzenie się chmur” – powiedział Lin Lin, naukowiec i autor z laboratorium LLNL. „Pokazujemy, że cząstki popiołu wulkanicznego mogą powodować powstawanie chmur lodowych, działając jako miejsca zarodkowania lodu”.
Chmury odbijają światło słoneczne i zatrzymują ciepło, a ponieważ w każdym momencie pokrywają około 70 procent powierzchni Ziemi, odgrywają kluczową rolę w bilansie energetycznym planety. Aby uzyskać dokładne modele atmosferyczne, naukowcy muszą zrozumieć chmury i aerozole, które na nie wpływają. Erupcje wulkaniczne oferują wyjątkową, rzeczywistą możliwość obserwowania, w jaki sposób cząstki pyłów wpływają na właściwości chmur.
Naukowcy przeanalizowali dane radarowe i lidarowe z dwóch misji NASA, CloudSat i CALIPSO. Czerpiąc z wielu zestawów danych i instrumentów, byli w stanie stworzyć spójny obraz.
Po bogatych w popiół erupcjach wulkanicznych zespół zaobserwował wyraźne i spójne zmiany w danych satelitarnych. Chmury zawierały mniej, ale za to większych kryształków lodu, a cirrusy – wysokie, pierzaste chmury zbudowane głównie z lodu – występowały częściej. Takie zjawisko nie występowało w przypadku erupcji ubogich w popiół.
„Na początku badania spodziewaliśmy się, że chmury mające związek z erupcjami wulkanicznymi będą wyglądać inaczej niż chmury naturalne, ale nie w sposób, który ostatecznie odkryliśmy” – powiedział Lin. „Spodziewaliśmy się, że aerozole wulkaniczne doprowadzą do wzrostu liczby kryształków lodu w chmurach. Ale ku naszemu zaskoczeniu, dane pokazały coś wręcz przeciwnego”.
Początkowo postawiono hipotezę, że lód tworzy się przez spontaniczną kondensację bardzo zimnych kropelek wody, czyli w oparciu o proces zwany zarodkowaniem jednorodnym. Zamiast tego zaobserwowano gromadzenie się wody na powierzchni aerozoli popiołu w oparciu o przeciwny mechanizm – heterogeniczne zarodkowanie. Po erupcji popiołu woda lgnie do aerozoli, zanim osiągnie wystarczająco niskie temperatury, aby spontanicznie zamarznąć.
„Porzucenie naszego pierwotnego pomysłu i opracowanie nowego wyjaśnienia opartego na nieoczekiwanych odkryciach było zarówno najtrudniejszą, jak i najbardziej satysfakcjonującą częścią procesu”.
Obecnie zespół czeka na kolejną okazję do przetestowania i zweryfikowania swojej pracy, czyli na erupcję wulkaniczną typu eksplozywnego.
