Корейские ученые впервые измерили влияние инфракрасного излучения на формирование густого тумана над Желтым морем

Часто мы связываем научный прогресс исключительно с освоением космоса, однако важнейшие открытия происходят и в изучении земных явлений. Одной из таких загадок до недавнего времени оставалась природа возникновения стойкого морского тумана.

Группа исследователей из Сеульского национального университета (Южная Корея) детально изучила метеорологическое событие, произошедшее в восточной части Желтого моря в феврале 2019 года. Тогда туман, зародившийся над открытой водой, быстро окутал корейское побережье. Результаты их работы проливают свет на механизмы этого процесса.

Согласно выводам ученых, опубликованным в профильном метеорологическом издании, решающую роль в формировании этого природного явления сыграло охлаждение, вызванное длинноволновым инфракрасным излучением.

Механизм воздействия инфракрасного излучения на устойчивость тумана

Исследование под названием «Численное моделирование и физическое понимание локального случая морского тумана над восточной частью Желтого моря» подтвердило статус Южной Кореи как одного из лидеров в области метеорологии. Команда экспертов установила, что морской туман появляется не только из-за того, что холодная вода охлаждает прилегающий к ней воздух.

Хотя влияние температуры воды неоспоримо, ключевым фактором оказалась потеря тепла через длинноволновое излучение непосредственно в атмосфере. Проще говоря, атмосфера и поверхность моря активно излучают инфракрасные волны, что приводит к быстрому охлаждению. Это способствует конденсации водяного пара в нижнем, очень стабильном слое воздуха — идеальной среде для образования густой пелены у самой поверхности воды.

Данный эпизод развивался в условиях локальной системы высокого давления при наличии температурной инверсии. Такие условия блокируют вертикальное перемешивание воздушных масс, из-за чего даже незначительные изменения температуры и влажности приводят к резкому снижению видимости.

Трудности прогнозирования в портах и аэропортах

Главная опасность морского тумана заключается в его непредсказуемости. В прибрежных зонах, где расположены крупные порты, аэропорты и оживленные автотрассы, снижение видимости всего на несколько метров может полностью парализовать движение и создать аварийные ситуации.

Для детального анализа ученые использовали модель WRF (Weather Research and Forecasting) с невероятно высокой точностью: горизонтальный шаг сетки составил 2 километра, а вертикальный на малых высотах — всего 10 метров. Это позволило буквально «рассмотреть под микроскопом» тончайший слой атмосферы, в котором рождается туман.

Как доказывали связь между излучением и туманом

Исследователи объединили данные непосредственных наблюдений и спутниковые снимки, чтобы точно определить точку зарождения тумана. Они отслеживали изменения потенциальной температуры и уровня влажности в облачном слое.

Выяснилось, что турбулентное охлаждение у поверхности лишь помогает процессу, но «двигателем», запускающим образование тумана, является именно длинноволновое инфракрасное излучение. При этом дальнейшее вертикальное развитие туманного слоя уже зависит от турбулентности, возникающей у поверхности воды.

Что изменится в метеорологических моделях

Практическая ценность работы заключается в сравнении различных алгоритмов моделирования турбулентности. Ученые протестировали несколько схем пограничного слоя планеты, чтобы понять, какая из них точнее предсказывает реальность.

Наилучшие результаты показала схема, разработанная в Университете Ёнсе — она наиболее точно воспроизвела распределение температуры и влажности. В то же время популярные модели типа Меллора-Ямады давали ошибочные прогнозы, занижая реальные масштабы распространения тумана.

Это открытие критически важно: если модель неправильно описывает турбулентность на микроуровне, она ошибется не только в плотности тумана, но и в площади его охвата. Устранение таких ошибок в будущем позволит избежать фатальных последствий в регионах с интенсивным морским и воздушным трафиком.