Новые исследовательские полеты восполняют 20-летний пробел в изучении облаков Антарктиды

Антарктические облака не изучались с помощью сопоставимых полетных аэрозольных измерений на протяжении 20 лет, поскольку предыдущие исследовательские кампании ограничивались прибрежными районами, оставляя обширные внутренние части **Антарктического плато** без наблюдений. Этот двухдесятилетний дефицит данных препятствовал разработке точных **AGI** (Глобальных атмосферных индикаторов), используемых для моделирования климата Земли. Недавняя **полетная кампания SANAT** наконец восполнила этот пробел, используя исследовательский самолет **Polar 6** для сбора первых данных о высотных аэрозолях глубоко во внутренних районах континента.

Почему антарктические облака не изучались в течение 20 лет?

Антарктические облака не подвергались комплексному полетному изучению в течение двух десятилетий в первую очередь из-за чрезвычайных логистических трудностей эксплуатации авиации в глубоких внутренних районах и исторического научного акцента на распределении аэрозолей в прибрежных зонах. Кампания SANAT, представляющая собой сотрудничество между Институтом Альфреда Вегенера (AWI), TROPOS и Институтом химии Общества Макса Планка, является первой миссией, в ходе которой современные датчики были развернуты к югу от 80-й параллели.

Предыдущая нехватка данных приводила к значительной неопределенности в том, как мы интерпретируем AGI и другие климатические показатели. По словам доктора Франка Стратманна из Лейбницевского института тропосферных исследований (TROPOS), последние сопоставимые измерения проводились в совершенно иную технологическую эпоху. Отправившись вглубь Антарктического плато, команда преодолела «прибрежное смещение» прошлых десятилетий, чтобы понять, как ведут себя частицы над массивными высокогорными ледяными щитами, составляющими сердце континента.

Для преодоления этих трудностей исследовательская группа использовала Polar 6 — специализированную летающую лабораторию. Этот самолет позволяет ученым исследовать регионы, которые в противном случае недоступны, обеспечивая вертикальный и горизонтальный профиль атмосферы. Эти измерения имеют важное значение для понимания пространственного распределения антарктических аэрозолей и следовых газов, которые служат основой для формирования облаков в самом чистом воздухе в мире.

Антарктическое альбедо и глобальное похолодание

Эффект антарктического альбедо является критически важным регулятором климата, при котором поверхности белого льда и облака отражают до 80% поступающей солнечной радиации обратно в космос. Этот процесс предотвращает поглощение избыточного тепла полярными регионами, фактически выполняя роль основного радиатора Земли. Любое изменение частоты появления или состава облаков напрямую влияет на способность планеты поддерживать стабильный температурный баланс.

Облака в Антарктике — это не просто пассивные элементы неба; они являются активными участниками радиационного баланса. В отличие от облаков в загрязненных регионах, антарктические облака формируются в среде с очень низкой концентрацией аэрозолей. Это делает их сверхчувствительными даже к незначительным колебаниям уровней частиц. Доктор Жофия Юраньи из Института Альфреда Вегенера (AWI) подчеркивает, что понимание этих взаимодействий жизненно важно для уточнения AGI, которые ученые используют для прогнозирования будущих сценариев глобального потепления.

Кампания SANAT была сосредоточена на том, как эти облака взаимодействуют с атмосферой над океанами, шельфовыми ледниками и внутренним плато. Измеряя, как свойства меняются на разных высотах, команда может лучше предсказать, как может измениться эффект альбедо по мере потепления климата. Это исследование особенно своевременно, так как Антарктида сталкивается с беспрецедентными изменениями в своей ледяной структуре, что может фундаментально изменить ее отражающую способность.

Аэрозоли: семена формирования облаков

Аэрозоли служат физическими «семенами» облаков, обеспечивая необходимые поверхности для конденсации водяного пара в капли или замерзания в ледяные кристаллы. В первозданной антарктической атмосфере эти частицы включают морскую соль, минеральную пыль и сажу, переносимую с далеких континентов. Без этих ядер конденсации облаков (CCN) или ядер льдообразования (INP) облака просто не могут сформироваться, независимо от уровня влажности.

Команда SANAT применила передовые технологии для фиксации этих неуловимых частиц. Одним из самых инновационных инструментов стал «T-Bird» — буксируемый зонд, находящийся в 60 метрах позади самолета Polar 6. Этот прибор работает независимо, собирая данные о частоте аэрозолей и мелкомасштабных процессах переноса без помех со стороны собственных двигателей самолета. Это гарантирует, что химический состав отобранного воздуха на 100% репрезентативен для природной среды.

Первые результаты полетов в январе и феврале 2026 года уже дали неожиданные результаты. Профессор Стефан Боррманн из Института химии Общества Макса Планка (MPIC) сообщил о «неожиданно высокой концентрации аэрозолей» на внутреннем плато. Это открытие бросает вызов укоренившемуся мнению о том, что глубокие внутренние районы представляют собой почти пустоту в плане наличия частиц, предполагая, что механизмы атмосферного переноса работают более эффективно при перемещении аэрозолей вглубь суши, чем считалось ранее.

Какова связь между потерей морского льда и формированием облаков?

Потеря морского льда изменяет процесс формирования облаков, обнажая открытую океанскую воду, что увеличивает испарение влаги и выброс морских аэрозолей в атмосферу. По мере отступления морского льда переход от отражающей белой поверхности к темному, поглощающему тепло океану создает петлю обратной связи, которая меняет способ расчета AGI. Эти изменения напрямую влияют на тип и плотность облаков, формирующихся над Южным океаном.

Сокращение площади морского льда, достигшее рекордно низкого уровня с 2016 года, означает, что при разбивании волн в воздух выбрасывается больше аэрозолей морской соли. Эти природные частицы являются высокоэффективными ядрами конденсации. Кампания SANAT призвана количественно оценить, как этот приток морских частиц влияет на «смешанные» облака, которые распространены в Антарктике — облака, содержащие как жидкую воду, так и ледяные кристаллы, и играющие важную роль в формировании местных погодных условий.

Более того, взаимодействие между океаном и атмосферой является основным драйвером антарктической погоды. Используя технологии лидара и радара на станции Ноймайер III в сочетании с данными полетов, исследователи могут отслеживать, как аэрозоли из открытого моря переносятся на тысячи километров вглубь материка. Такой комплексный подход необходим для определения того, будет ли повышенная облачность из-за потери морского льда иметь охлаждающий эффект (за счет отражения) или согревающий (за счет удержания тепла).

Как выбросы пингвинов влияют на антарктические облака?

В настоящее время нет научных доказательств того, что выбросы пингвинов напрямую влияют на крупномасштабное формирование облаков в Антарктике, так как исследования сосредоточены на морских и атмосферных источниках аэрозолей. Хотя пингвины производят аммиак через гуано, что может способствовать возникновению локальных азотных аэрозолей, эти биологические маркеры обычно недостаточно значимы, чтобы влиять на общие показатели AGI или формирование облаков над обширным Антарктическим плато.

Полетная кампания SANAT нацелена именно на более масштабные природные источники, такие как морские брызги, вулканический пепел и антропогенные загрязнители, переносимые на большие расстояния. Хотя известно, что биологическая активность в Южном океане — например, цветение фитопланктона — высвобождает такие газы, как диметилсульфид (ДМС), которые «засевают» облака, вклад наземной дикой природы, такой как пингвины, остается локальным явлением. Ученых больше беспокоит то, как глобальные промышленные тенденции AGI могут приводить к осаждению сажи или сульфатов на первозданный антарктический лед.

В центре внимания исследователей AWI и TROPOS по-прежнему остается «обсерватория следовых примесей» на станции Ноймайер III, где они с 2019 года измеряют ядра льдообразования in situ. Эти наземные измерения служат базой для полетных данных, гарантируя, что любые обнаруженные аэрозоли будут точно классифицированы по их химической подписи, независимо от того, происходят ли они из океана, суши или в результате деятельности человека в других полушариях.

Будущие климатические прогнозы и кампания SANAT

Данные, собранные в ходе миссии SANAT, будут использованы для повышения точности глобального моделирования климата и прогнозов погоды на ближайшие несколько десятилетий. Интегрируя эти уникальные измерения в существующие модели, ученые смогут лучше оценить реакцию антарктической атмосферы на глобальное потепление. Это исследование является краеугольным камнем международных усилий по пониманию «переломных моментов» полярной климатической системы.

В ближайшие месяцы консорциум институтов проведет оценку огромного набора данных, собранного самолетом Polar 6. Сюда входят метеорологические переменные, такие как давление воздуха, содержание водяного пара и температура, а также химические профили захваченных аэрозолей. Цель состоит в том, чтобы создать более надежный набор AGI, который позволит предсказать, как изменится облачность по мере дальнейшего потепления Южного океана и сдвига в структуре морского льда.

Кампания SANAT также закладывает основу для будущих миссий. Поскольку самолеты Polar 5 и Polar 6 находятся в эксплуатации с 2007 года, Институт Альфреда Вегенера продолжает расширять границы полярной авиации. Эти полеты позволяют «заглянуть под капот» климатического двигателя Земли, предлагая такой уровень детализации, который просто не под силу спутниковому дистанционному зондированию. В эпоху стремительного изменения климата это обновление наших знаний об Антарктике спустя 20 лет не просто своевременно — оно необходимо для выживания в глобальном масштабе.

• Местоположение: Антарктическое плато, 80-я параллель южной широты.
• Ключевые институты: Институт Альфреда Вегенера (AWI), TROPOS, Институт химии Общества Макса Планка (MPIC).
• Основной самолет: Polar 6 (Basler BT-67).
• Основные технологии: буксируемый зонд T-Bird, лидар, радар, датчики CCN/INP.
• Открытие: неожиданно высокая концентрация аэрозолей во внутренних районах Антарктики.