Кіріспе

Бұлттың тұнбалары деп те аталатын бұлттың тұнбалық ядролары (CCN) – бұлт тамшысының мөлшерінен жүз есе кішпейтін, яғни 0,2 мкм болатын ұсақ бөлшектер. CCN – атмосферадағы аэрозольдердің ерекше тобы, олардың бетінде су буы конденсацияланады. Бұл бұлттардың және жалпы атмосфераның сәулелену қасиеттеріне әсер етеді. Су буының сұйықтыққа өтуі үшін газ тәрізді емес бет қажет, бұл процесс конденсация деп аталады. Жер атмосферасында бұл бет CCN деп аталатын ұсақ қатты немесе сұйық бөлшектер түрінде ұсынылады. Егер CCN болмаса, су буы шамамен 5-6 сағатқа дейін суытылып, кейін тамшылар өздігінен пайда болады. Осы қағида субатомдық бөлшектерді анықтауға арналған бұлт камерасының жұмыс істеу принципіне негізделген. CCN түсінігі бұлтты себуде қолданылады, ол ауаға конденсация ядроларын себу арқылы жауын-шашынның пайда болуын қамтамасыз етуге бағытталған. Сонымен қатар, мұндай ядроларды жасау теңіз бұлттарын ақырту арқылы климаттық инженерия әдісі ретінде қолдануға болатыны айтылуда. Табиғи құбылыстардың кейбіреулері, мысалы CLAW гипотезасында ұсынылғандары, табиғи түрде пайда болатын CCN мен бұлттардың қалыптасуы арасындағы өзара әрекеттесу нәтижесінде туындайды.

Өлшемі

Әдеттегі жаңбыр тамшысының диаметрі шамамен 2 мм, әдеттегі бұлт тамшысының диаметрі 0,02 мм, ал әдеттегі бұлт конденсациясы ядросының (аэрозоль) диаметрі 0,0001 мм немесе 0,1 мкм немесе одан үлкен болады. Бұлттардың өмір сүру ұзақтығы, сәулелену қасиеттері және олардың өмір сүру мерзімі де маңызды. Нәтижесінде, бұл климаттың өзгеруіне әсер етеді. Сондай-ақ, күннің өзгеруі бұлт конденсациясы ядролары (CCN) арқылы бұлттардың қасиеттеріне әсер етіп, климатқа да өзгеріс енгізуі мүмкін деген пікірлер де бар.

Әуедегі өлшеулер

SGP учаскесінде бұлт түзетін ядроларға (CCN) айнала алатын осы жеке аралас аэрозольдердің ауадағы өлшеулері зерттеу ұшағы арқылы жүргізілді. Кулкарни және авторлардың 2023 жылғы CCN бойынша зерттеуі CCN концентрациясын модельдеудегі қиындықтарды көрсетеді.

Бұлтты себу

Бұлт тұқымдау – бұл атмосфераға ұсақ бөлшектерді қосу арқылы бұлттың пайда болуы мен жауын-шашынның туындауына ықпал ететін процесс. Бұл тұздарды әуеден немесе жерден тарату арқылы жүзеге асырылады. Лазерлік импульстерді пайдаланып атмосферадағы молекулаларды қоздыру сияқты басқа да әдістер зерттелді, сондай-ақ 2021 жылы дрон арқылы электр зарядын шығару тәсілі де қарастырылды. Мұндай әдістердің тиімділігі әрқашан бірдей болмайды. Көптеген зерттеулер жауын-шашын мөлшерінде статистикалық тұрғыдан маңызды айырмашылықты байқамады, ал кейбіреулері байқады. Бұлт тұқымдау табиғи процестердің нәтижесінде де болуы мүмкін, мысалы, орман өрттері атмосфераға бөлшектерді шығарып, олар бұлт ядроларының ролін атқарады.

Теңіздегі бұлттарды жарықтандыру

Теңіз бұлттарын ақырту – бұл бұлттардың шағылысу қабілетін немесе альбедосын арттыру мақсатында оларға ұсақ бөлшектерді шашуды қамтитын климаттық инженерия техникасы. Бұл техниканың негізгі мақсаты – радиациялық әсер арқылы мұхит бетіндегі температураны төмендету үшін, жер бетіне жететін күн сәулесінің мөлшерін реттеу. Көптеген әдістер теңіз тұзының бөлшектерін жоғарыдағы бұлттарға жеткізу үшін теңіз суының кішкентай тамшыларын жасауды қамтиды. Теңіз тұзынан бөлінетін реактивті хлор мен бром атмосферадағы молекулалармен әрекеттескенде қиындықтар туындауы мүмкін. Олар атмосферадағы озон қабатын азайтады; осы әсер гидроксидтің де азаюына алып келеді, бұл метанның, парниктік газдың, ұзақ сақталу мерзіміне әсер етеді.

Фитопланктон мен климатпен байланысы

1987 жылы Nature журналында жарияланған мақалада, бұлттардың температураны реттеу қасиеттері, мұхиттық фитопланктон және конденсат ядролары (CCN) арасындағы байланыс салдарынан жаһандық климат кері байланыс циклында дамуы мүмкін екендігі анықталды. Бұл құбылыс бастапқы зерттеу авторларының атымен CLAW гипотезасы деп аталады. Мұхит үстіндегі кең таралған CCN – сульфат аэрозольдары. Бұл аэрозольдер теңіз суындағы балдырлар өндіретін диметил сульфидінен (ДМС) пайда болады. Бұл фитопланктонның өсуін тежейді, олардың популяциясының және олар шығаратын сульфатты CCN-дердің азаюына себеп болады, температураның жоғарылауымен бұл үрдіс күшейеді. Осылайша, бұл өзара әрекеттесу CCN-ге байланысты бұлттардың қалыптасуын азайту арқылы бұлттардың альбедосын төмендетеді және мұхит бетіне жететін күн сәулесінің мөлшерін арттырады, нәтижесінде оң кері байланыс пайда болады. Газдан бөлшекке өту процестері арқылы аэрозоль бөлшектерінің санын арттыру арқылы, жанартау шығарылымдарының құрамындағы заттар ықтимал бұлт конденсациясы ядроларының (CCN) және мұз ядролық бөлшектерінің (INP) концентрациясына әсер ете алады, бұл өз кезегінде бұлттардың қасиеттерін өзгертеді және жергілікті немесе аймақтық климаттың өзгеруіне алып келеді. Бұл газдардың ішінде күкірт диоксиді, көмірқышқыл газы және су буы жанартау шығарылымдарында ең көп кездеседі. Су буы мен көмірқышқыл газының CCN-дері атмосферада табиғи түрде көп болғанымен, күкірт диоксидінің CCN-дерінің артуы жаһандық салқындатуға алып келіп, климатқа әсер етуі мүмкін. Жыл сайын жанартаулардан шамамен 9,2 Tg күкірт диоксиді шығарылады. Бұл күкірт диоксиді күкірт қышқылына айналып, стратосферада жылдам конденсацияланып, ұсақ сульфат аэрозольдерін құрайды. Жердің төменгі атмосферасы, яғни тропосфера, аэрозольдердің күн сәулесін ғарышқа кері шағылыстыру қабілетінің артуы нәтижесінде суытылады.