اقیانوس منجمد جنوبی دارای پاک‌ترین هوا روی کره زمین است، اما چیزی بیشتر از فقدان فعالیت انسانی در آن دخیل است. درست است که انسان‌های کمتری در آنجا وجود دارند و از مواد شیمیایی صنعتی و سوزاندن سوخت‌های فسیلی خبری نیست، اما منبع های طبیعی تشکیل ذرات ریز همانند نمک حاصل از تبخیر آب دریا یا گرد و غباری که توسط باد جمع می‌شود، در آنجا وجود دارند.

به گزارش اس‌ای، صرف نظر از منشأ آنها، ذرات جامد ریز یا قطرات مایع معلق در هوا به گفتن هواپخش(aerosol) شناخته خواهد شد. ما هوای پاک را دارای سطوح پایین ذرات معلق در هوا می‌دانیم، بدون این که بین منبع های طبیعی یا صنعتی تفاوت قائل شویم.

تحقیقات تازه کشف کرده است که ابرها و باران نقش مهمی در تمیز کردن جو دارند.

فهمیدن نقش ابرها و باران

سطوح هواپخش‌ها در اقیانوس منجمد جنوبی تحت تأثیر طیف وسیعی از عوامل است که شامل مقدار پخش نمک و تغییرات فصلی در رشد موجودات کوچک گیاه‌همانند به نام فیتوپلانکتون است که منبع ذرات سولفات حاضر در هوا می باشند.

سولفات‌های کمتری در زمستان، یعنی وقتی که هوای اقیانوس منجمد جنوبی بکرتر است، تشکیل خواهد شد. اما این همه ماجرا نیست. اقیانوس منجمد جنوبی این چنین ابری‌ترین مکان روی زمین است و باران‌های مختصر زمان و پراکنده‌ای را توانایی می‌کند که همانند به هیچ جای فرد دیگر روی زمین نیست. به این علت پژوهشگران به جستوجو دریافتن نقش ابر و باران در پاکسازی هوا رفتند.

بزرگترین مانع برای فهمیدن این فرآیندها همیشه فقدان مشاهدات با کیفیت بالا از ابرها، بارندگی و ذرات معلق در هوا در این منطقه از جهان بوده است.

خوشبختانه نسل جدیدی از ماهواره‌ها به ما امکان می‌دهد تصاویر ابرها را با جزئیات بی‌سابقه‌ای مطالعه کنیم. ما یک برنامه رایانه‌ای برای تشخیص الگوهای ابرهای گوناگون در منطقه وسیعی از اقیانوس منجمد جنوبی تشکیل کردیم.

پژوهشگران می‌گویند ما به شکل اختصاصی به جستوجو الگوهای لانه زنبوری نزدیک در میدان ابر بودیم. این ابرهای لانه زنبوری زیاد مورد دقت می باشند، چون نقش عمده‌ای در تنظیم آب و هوا دارند.

هنگامی که یک سلول لانه زنبوری پر از ابر یا به کلمه «بسته» می‌شود، سفیدتر و روشن‌تر می‌شود و نور خورشید بیشتری را به فضا منعکس می‌کند. به این علت این ابرها به خنک نگه داشتن زمین پشتیبانی می‌کنند.

از طرف دیگر، سلول‌های لانه زنبوری خالی یا به کلمه «باز»، اجازه خواهند داد نور خورشید بیشتری به سطح زمین برسد.

این پیچیدگی‌ها هم چنان منبع اشتباه در مدل‌سازی آب و هوای زمین می باشند، چون به درستی در این مدل گنجانده نشده‌اند. مهم است که اعتدال سلول‌های باز و بسته را به درستی برقرار کنیم، در غیر این صورت نتایج امکان پذیر پرخطا باشد.

باز یا بسته بودن سلول‌های لانه زنبوری به مقدار بارندگی که می‌توانند تشکیل کنند نیز مرتبط است.

این سلول‌ها به اندازه‌ای بزرگ می باشند که از فضا دیده شوند و قطری در نزدیک به ۴۰ تا ۶۰ کیلومتر دارند. به این علت می‌توانیم با منفعت گیری از تصاویر ماهواره‌ای آنها را مطالعه کنیم.

پژوهشگران می‌گویند مقصد تحقیقات ما به ‌اختصاصی با دقت به راه‌اندازی آزمایش ابر و بارش در تاسمانی به دست آوردن اطلاعات با وضوح بالاتر در رابطه ابرها، باران و نور خورشید است.

پاک کردن ذرات معلق در هوا از آسمان

پژوهشگران می‌گویند ما الگوهای ابر لانه زنبوری را با اندازه‌گیری‌های ذرات معلق در رصدخانه Kennaook/Cape Grim و این چنین با مشاهدات بارندگی اداره هواشناسی از یک باران‌سنج مجاور قیاس کردیم.

آنها می‌گویند نتایج ما نشان داد روزهایی که پاک‌ترین هوا را داشتند، با وجود «ابر لانه زنبوری باز» همراه می بود. ما فکر می‌کنیم این به این علت است که این ابرها باران‌های پراکنده اما شدیدی را تشکیل می‌کنند که به نظر می‌رسد ذرات هواپخش را از هوا می‌شویند.

این نتیجه‌گیری تا حدودی غیر شهودی است، اما به نظر می‌رسد سلول‌های باز حاوی رطوبت بیشتری می باشند و باران بیشتری نسبت به سلول‌های بسته می‌بارند.

پژوهشگران می‌گویند ما دریافتیم که ابرهای لانه زنبوری باز، ۶ برابر ابرهای بسته باران تشکیل می‌کنند. به این علت آنچه توسط ماهواره هوای کمتر ابری شناسایی می‌شود، در واقع علتایجاد مؤثرترین بارش باران برای شستشوی ذرات معلق در هوا می‌شود. در حالی که الگوی لانه زنبوری باز یا بسته کمتر مؤثر است. این یکی از جنبه‌های شگفت‌انگیز یافته‌های ما می بود.

پژوهشگران افزودند: ما فهمید شدیم که ابر لانه زنبوری خالی در ماه‌های زمستان، وقتی که هوا تمیزتر است، زیاد رایج‌تر است. ما این چنین می‌خواستیم بدانیم چه چیزی علتمی‌شود که میدان‌های ابری به شکلی که می باشند به نظر برسند. تجزیه و تحلیل ما مشخص می کند که سیستم‌های آب و هوایی در مقیاس بزرگ الگوی میدان ابر را کنترل می‌کنند. همانطور که طوفان‌های سرکش از اقیانوس منجمد جنوبی عبور می‌کنند، این سلول‌های باز و بسته را نیز تشکیل می‌کنند.

هوای تازه و مدل‌های آب و هوایی بهتر

پژوهشگران می‌گویند تحقیقات ما قطعه جدیدی به این پازل افزوده است، این که چرا اقیانوس منجمد جنوبی پاک‌ترین هوای جهان را دارد.

بارندگی کلید مهم است، به‌اختصاصی بارانی که از این ابرهای سلولی لانه زنبوری شفاف و باز می‌بارد. ما برای اولین بار فهمید شدیم که آنها واقعاً مسئول پاکسازی هوای جاری در اقیانوس منجمد جنوبی می باشند.

این الگوهای لانه زنبوری در زمستان در هر دو منطقه اقیانوس اطلس شمالی و اقیانوس آرام شمالی نیز یافت خواهد شد. به این علت کار ما این چنین به توضیح چگونگی حذف ذرات معلق در هوا از جمله گرد و غبار و آلودگی در این ابرها پشتیبانی خواهد کرد و یافته‌های ما به بهبود مدل‌های اقلیمی پشتیبانی می‌کند و پیش‌بینی‌های دقیق‌تری را ممکن می‌سازد.

باران ذرات معلق در هوا را از آسمان پاک می‌کند، به همان روشی که ماشین لباسشویی برای تمیز کردن لباس‌ها عمل می‌کند. به این علت بعد از عبور از جبهه سرد، هوا تمیز می‌شود و این هوای تمیز از سمت سواحل جنوبی استرالیا در زمستان داخل می‌شود.