На протяжении многих лет предпринимались попытки лишить ураганы и циклоны их разрушительной силы. Теперь учёные считают, что они нашли способ успешно подавлять эти разрушительные штормы задолго до того, как они достигнут суши.
В ходе первого в своём роде исследования учёные из Австралийского национального университета (ANU) смоделировали метод, который, по их мнению, позволяет подавлять растущий шторм с помощью аэрозольных частиц различной формы, способных нарушить природную систему и ослабить её разрушительную силу.
«Другие изучали влияние аэрозолей на полностью сформировавшийся циклон, когда он вот-вот должен обрушиться на сушу», — сказала Рослин Принсли, доцент Австралийского национального университета. «Мы подумали, что, возможно, будет проще остановить их до того, как они начнутся. Теперь мы показали, что можно снизить их интенсивность на ранних стадиях».
На сегодняшний день усилия по борьбе со штормами не увенчались успехом, в основном потому, что тропические циклоны (ТЦ) непредсказуемы и невероятно сложны для изучения. В этом последнем исследовании команда Австралийского национального университета стремилась исключить догадки при рассеивании энергии урагана и использовала комплексные геофизические модели, чтобы продемонстрировать, как крошечные частицы различной формы могут кардинально изменить способность шторма к росту. И чем раньше они будут введены в шторм, тем лучше.
«Если вы используете аэрозоли разного размера, вы получаете разное воздействие на циклон, но все они перспективны», — сказал Принсли. «Наше исследование впервые показывает влияние аэрозолей разного размера на формирование тропического циклона. Мы обнаружили, что крупные аэрозоли сначала замедляют ускорение вихря, в то время как мелкие или ультрамелкие аэрозоли сначала ускоряют его, но затем ослабляют сильнее, чем крупные аэрозоли».
Теперь Принсли присоединился к стартапу Aeolus из Кремниевой долины, который занимается ослаблением тропических штормов до того, как они достигнут суши. Ураганы, которые возникают в Северной Атлантике, центральной части Северной Тихоокеанской и восточной части Северной Тихоокеанской областей, наносят наибольший ущерб США из всех стихийных бедствий, в среднем около 23 миллиардов долларов США за одно событие. Они также являются причиной наибольшего числа смертей, связанных с погодными условиями: с 1980 года погибло 7211 человек.
«Это единственное долгосрочное решение», — сказал Коки Машита, соучредитель Aeolus. «Во многих регионах мира усиление этих явлений из-за изменения климата уже привело к значительному росту страховых взносов. В ближайшие несколько десятилетий недвижимость действительно станет нестрахуемой, и нам придётся вмешаться».
Так почему же исследователи и компания Aeolus считают, что этот новый подход сработает там, где другие — в том числе амбициозная 21-летняя правительственная инициатива Project Stormfury — потерпели неудачу? Главное — понять физику формирования шторма и знать, какие частицы можно ввести в атмосферу, чтобы ослабить его натиск. Конечно, это звучит просто, но нам ещё предстоит увидеть жизнеспособную систему защиты, которая могла бы обезопасить уязвимые сообщества.
«В этом исследовании мы использовали компьютерные модели, чтобы изучить, как добавление аэрозолей разного размера влияет на раннее развитие тропического циклона», — пишут исследователи. «Мы обнаружили, что мелкие (диаметром 0,05–1 мкм) и ультрамелкие (менее 0,05 мкм) аэрозоли изначально усиливают шторм, увеличивая количество тепла, выделяемого при конденсации, замерзании и росте льда в облаках. Однако это также создаёт более сильный «холодный бассейн» (область охлаждённого воздуха у поверхности), который уменьшает приток энергии в шторм, в конечном итоге ослабляя его.
«Напротив, более крупные (грубые, 1–4 мкм) аэрозоли сначала замедляют шторм, усиливая осадки, но затем создают более слабый холодный слой, который почти не ослабляет шторм», — продолжили они. «Это исследование помогает нам понять, как аэрозоли разного размера и концентрации влияют на формирование тропических циклонов, и закладывает основу для будущих исследований по использованию аэрозолей для управления рисками, связанными с тропическими циклонами».
По сути, мелкие и ультрамелкие частицы морского аэрозоля усиливали штормы, но в конечном итоге этот процесс перекрывал источник тёплого влажного воздуха, что препятствовало их росту. Мелкие частицы были наиболее эффективны в этом отношении. Крупные частицы образовывали меньше, но более крупные капли в облаках, влияя на количество осадков. Хотя это и приводило к некоторому охлаждению поверхности, этого было недостаточно, чтобы полностью уничтожить шторм, и через некоторое время он снова набирал силу.
Аэрозольное воздействие должно было бы осуществляться, когда ураган ещё находился на стадии «эмбриона тропического циклона», до того, как он превратился бы в тропический шторм. Используя модель предциклонической системы с радиусом 200 км (125 миль) и высотой 300 м (985 футов), можно рассчитать, что потребуется 4 тонны ультрадисперсных частиц в час.
«Доставка этих аэрозолей туда, где они нужны, — ещё одна проблема, с которой мы сталкиваемся. Потребуется несколько самолётов, чтобы распылить аэрозоли в течение нескольких часов», — сказал Принсли. «Очевидно, что прежде чем проводить испытания на реальном циклоне, нужно убедиться, что ваша модель максимально точна. Кроме того, сложно установить причинно-следственную связь — нам нужно показать, что именно вмешательство ослабило циклон, а не естественные причины».
Конечно, разработка и тестирование этой технологии в реальных условиях сопряжены с определёнными трудностями. Помимо ресурсов, Принсли определил, что воды Индийского океана у побережья Западной Австралии могут стать хорошей отправной точкой.
«Циклоны, которые формируются в таких условиях и никогда не достигают суши, лучше всего подходят для тестирования наших моделей, — сказала она. — Реальность такова, что из-за изменения климата циклоны будут смещаться всё дальше на юг и вглубь материка, и они будут становиться всё более интенсивными. Крайне важно что-то предпринять до того, как они нанесут удар».
Учёных давно привлекает перспектива остановить ураганы и циклоны в их движении. В период с 1962 по 1983 год в рамках проекта «Штормовая ярость» пилоты ВМС США залетали в тропические штормы и засеивали облака йодистым серебром, пытаясь изменить характер осадков и нарушить структуру и процессы в погодном фронте. Проект «Штормовая ярость» не учитывал вариации штормов и в конечном итоге был закрыт в 1983 году.
В 2019 году одно новостное издание сообщило, что президент Дональд Трамп интересовался возможностью применения ядерного оружия против приближающихся ураганов, однако позже Белый дом опроверг этот разговор. Как бы то ни было, нет, ядерный удар по шторму не поможет.
«Помимо того, что это может даже не повлиять на шторм, такой подход игнорирует проблему, заключающуюся в том, что выбросы радиоактивных веществ довольно быстро переместятся с пассатами и повлияют на сушу, вызвав разрушительные экологические проблемы», — отмечает Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA). «Излишне говорить, что это плохая идея».
Другое предложение заключалось в том, чтобы буксировать айсберги в районы, где образуются тропические циклоны. И не нужно обладать знаниями в области экологии выше среднего, чтобы понять, что это вряд ли осуществимо или эффективно.
«Были предложения отбуксировать айсберги в Атлантический океан и охладить температуру поверхности моря или поднять глубинную воду на поверхность», — пояснили в NOAA. «Проблема заключается как в масштабах, так и в движении урагана, не говоря уже о неопределённости траектории и экологических последствиях».
Исследование было опубликовано в The Journal of Geophysical Research: Atmospheres.