Таинственные сплетения облаков вызывают тревогу ученых

Облака, которые неожиданно начинают слипаться и образовывать огромные скопления, долгое время оставались загадкой для климатологов и метеорологов. В последние годы их поведение вызывает все больше вопросов: почему одни облака объединяются в плотные кучи, а другие разгоняются по небу, не формируя значимых скоплений? Ответы на эти вопросы могут изменить наши представления о формировании экстремальных погодных явлений, таких как проливные дожди и ураганы, и позволят точнее прогнозировать будущие изменения климата. В этой статье мы разберемся, что стоит за феноменом «слепшихся облаков» и как наука пытается разгадать его тайны.

Что такое «слепшиеся облака» и почему они вызывают тревогу

На первый взгляд, облака могут казаться простыми скоплениями водяных паров и микроскопических капелек. Однако, с точки зрения науки, это сложные динамические образования, поведение которых в последние годы вызывает все больше интереса. Особенно это касается так называемых «облачных скоплений», или «клумпинг-клаудс» — плотных группировок облаков, образующихся вдруг и вызывающих мощные осадки.

Некоторые регионы планеты сталкиваются с ростом частоты и интенсивности таких явлений, что ведет к наводнениям и разрушениям инфраструктуры. Например, в марте 2025 года в аргентинском городе Бахия-Бланка почти половина годового осадка выпала за 12 часов — это рекорд для региона, вызвавший гибель людей и масштабные разрушения. Исследования показывают, что подобные экстремальные осадки связаны с изменениями в структуре облаков и их скоплениях, что, в свою очередь, усложняет прогнозы погоды и моделирование климата.

Почему модельирование облаков — это сложнейшая задача

Традиционные глобальные климатические модели (ГКМ) используют очень крупные сетки, не способные детально отображать микроскопические процессы внутри облаков. В результате, они описывают взаимодействие воды и воздуха в очень обобщенной форме, что мешает точному предсказанию интенсивности осадков и формирования мощных штормов.

«Облака — это как капризные маленькие живые организмы, их поведение зависит от множества факторов, которые трудно учитывать в масштабных моделях», — говорит доктор Каролина Мюллер, климатолог из Института науки и технологий Австрии.

Это привело ученых к поиску новых методов исследования и моделирования. В рамках таких усилий появилась идея использовать более высокоразрешающие глобальные модели, способные воссоздать микрофизические процессы внутри облаков и их взаимодействие друг с другом. Именно такие модели позволяют понять, почему облака иногда группируются в плотные скопления, а иногда распадаются, не образуя ничего существенного.

Маленькие процессы — большие тайны

Исследования, начатые примерно десять лет назад и связанные с именем Каролины Мюллер, показали, что внутри облаков происходят микрофизические процессы, которые могут значительно усиливать или ослаблять их. Одним из таких явлений является радиационное охлаждение — процесс, при котором тепло возвращается в космос и охлаждает верхние слои атмосферы. В районах, где мало облаков, больше тепла уходит в космос, создавая разницу температур, которая вызывает движение воздуха и способствует формированию новых облаков.

Кроме того, исследования обнаружили, что важную роль играют процессы, связанные с турбулентностью и смешиванием воздуха на границах облаков, известные как «энтрейненмент» (завихрение). Доктор Хоаннес Декерс из Колумбийского университета в Боготе отметил: «Облака — это как цветная капуста: внутри много пузырей воздуха, и вся эта турбулентность держит облака в сплоченном состоянии или, наоборот, способствует их распаду». Эти внутренние микроскопические взаимодействия помогают понять, почему облака иногда сбиваются в плотные скопления, увеличивая вероятность сильных дождей.

Облачные скопления и влияние на осадки

Ключевым вопросом является то, каким образом «слипшиеся» облака усиливают экстремальные осадки. Когда облака группируются, в них удерживается больше теплого, влажного воздуха, что способствует образованию большего количества капелек воды. Эти капельки, падая и не испаряясь полностью внутри насыщенного воздуха, превращаются в обильные осадки.

Исследования показывают, что в результате скопления облаков вероятность сильных дождей может увеличиваться в 1,3-1,7 раза по сравнению с обычными условиями. Одно из недавних исследований, проведенное группой Мюллер, выявило, что такие кластеры облаков усиливают кратковременные осадки на 30-70%. Такой эффект особенно заметен в тропиках, где формируются самые мощные грозы и тропические циклоны.

Как меняется поведение облаков при глобальном потеплении

Главный вопрос — что произойдет с этим феноменом в условиях повышения температуры. Модели позволяют предположить два противоположных сценария: либо облака станут еще более группироваться, образуя более мощные и продолжительные штормы, либо наоборот — распределение облаков станет более равномерным, а экстремальные осадки уменьшатся.

1. Некоторые сценарии предполагают усиление скоплений облаков, что приведет к росту экстремальных дождевых явлений, вызывающих наводнения.
2. Другие модели показывают уменьшение слипания облаков из-за повышения температуры и изменения циркуляционных процессов, что может снизить риск катастрофических паводков.

Для более точного ответа ученые используют передовые глобальные модели с высоким разрешением, так называемые storm-resolving models, способные моделировать облака на всем земном шаре. Эти модели требуют колоссальных вычислительных ресурсов, иногда на 30 000 раз превышающих мощности обычных ГКМ, но дают возможность увидеть микроскопические процессы, влияющие на глобальную погоду.

Новые горизонты исследований и перспективы

Недавние исследования, проведенные командой Бао, Мюллер и других, показывают, что в тропиках при повышении температуры облака склонны собираться в более крупные скопления, что ведет к более продолжительным и интенсивным дождям. Однако, поскольку эти модели основаны на отдельных случаях и временных периодах, ученые настоятельно подчеркивают необходимость расширения исследований и запуска глобальных наблюдательных программ.

В этом контексте важно создание новых спутниковых систем и наземных наблюдений. Уже планируется запуск спутников Европейского космического агентства в 2029 году, которые смогут измерять параметры ветров, влажности и микроскопических структур облаков в реальном времени. Эти данные помогут лучше понять процессы слипания облаков и прогнозировать экстремальные осадки с большей точностью.

Через микроскоп — к глобальным изменениям

Понимание микрофизических процессов внутри облаков — ключ к разгадке тайны их скопления. Влияние процессов, таких как радиационное охлаждение и турбулентное смешивание, становится все более очевидным. Эти открытия помогают ученым объяснить, почему некоторые облака формируются в плотные скопления, усиливая осадки, а другие — рассеиваются без значительных последствий.

Наука продолжает разрабатывать более точные модели, усиливая наблюдательные сети и применяя новые технологии дистанционного зондирования. В будущем это позволит нам не только лучше понимать природу таких необычных явлений, но и разрабатывать стратегии защиты от наводнений и других климатических катастроф — ведь чем лучше мы поймем поведение облаков, тем эффективнее сможем адаптироваться к меняющемуся миру.

Ожидается, что дальнейшие исследования помогут лучше прогнозировать пики осадков и их последствия, особенно в наиболее уязвимых регионах, где экстремальные затопления уже стали частью реальности. Благодаря этому глобальные прогнозы станут точнее, а подготовка к природным катаклизмам — более эффективной.