Гигантские градины во время катастрофического шторма

Гигантские градины ранили 70 человек и разрушили имущество во время катастрофического шторма. Ученые были удивлены тем, что они обнаружили внутри.

В августе 2022 года жители Каталонии были поражены мощным ливнем, состоящим из крупных ледяных глыб (10 — 12 см.). Этот шторм обрушился на северо-восток Испании, причинив травмы десяткам людей и значительный материальный ущерб.

Образцы, собранные после этого инцидента, который был признан самым серьёзным происшествием с участием града, когда-либо зарегистрированным в этом регионе, дают новое представление о том, как могут образовываться градины таких огромных размеров.

Новое исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Environmental Science, представляет собой первое успешное изучение внутренней структуры градин без их разрушения с помощью современной компьютерной томографии (КТ).

Анализ, проведённый исследователями, позволил получить трёхмерные изображения массивных градин с высоким разрешением, что дало беспрецедентное представление о процессе их формирования.

Ледяные падающие снаряды

Град образуется в результате атмосферных явлений, когда дождевые капли поднимаются в чрезвычайно холодные верхние слои грозового фронта, где они замерзают и покрываются дополнительными слоями льда. По мере роста и образования новых слоёв льда на поверхности эти замёрзшие капли в конечном итоге под действием гравитации возвращаются на Землю.

Внезапное образование градин может представлять собой несколько потенциальных опасностей: от разрушения имущества до рисков для безопасности и даже физических травм. Несмотря на хорошо известные процессы, которые приводят к их образованию, в прошлом учёным, стремившимся глубже понять динамику образования градин, приходилось разбивать эти замёрзшие объекты, чтобы изучить их внутреннюю структуру. Это, естественно, накладывало ограничения на попытки глубже понять силы природы, которые приводят к их образованию.

То есть до сих пор. Исследователи из Метеорологической службы Каталонии и географического факультета Университета Барселоны, Испания, сообщают о первом известном исследовании внутренней части целых сохранившихся градин с использованием нового метода компьютерной томографии.

«Мы показываем, что метод компьютерной томографии позволяет наблюдать внутреннюю структуру градин, не разрушая образцы», — говорится в заявлении Карме Фарнелл Барке, ведущего исследователя из Метеорологической службы Каталонии.

«Впервые мы можем напрямую наблюдать всю внутреннюю структуру градин, что может помочь улучшить прогнозирование образования града», — сказал Фарнелл Барке.

Образования града

После шторма, который прошёл два года назад, Фарнелл Барке и его коллеги проследили путь шторма, собирая свидетельства очевидцев о его приближении. В ходе своих исследований учёные также смогли собрать образцы крупных градин — одних из самых больших из известных на сегодняшний день, — которые местные каталонцы хранили в своих морозильных камерах.

Фарнелл Барке и его команда исследователей, используя современную компьютерную томографию, создали 512 внутренних компьютерных «срезов» каждой крупной градины. Эти изображения позволили увидеть отдельные слои и ядра внутри этих загадочных образований.

«Мы стремились разработать метод, который позволил бы нам получить больше информации о внутренних слоях градин, не разрушая образцы», — объяснил профессор Ксавьер Убеда, старший научный сотрудник Барселонского университета.

Однако результаты исследования превзошли все ожидания. Ученые были поражены чёткостью снимков и тем, что они обнаружили внутри гигантских градин.

«Мы не ожидали, что снимки будут такими чёткими», — сказал Убеда.

Удивительные открытия в гигантских градинах

Среди уникальных особенностей, выявленных в ходе сканирования, были неправильные внутренние оси, которые наблюдались даже в тех случаях, когда внешне градины имели сферическую форму. В некоторых образцах было обнаружено внутреннее ледяное ядро, расположенное на значительном расстоянии от фактического геометрического центра градин, что свидетельствует о неравномерности процессов их роста.

Кроме того, команда исследователей обнаружила доказательства того, что разные слои льда имеют различную плотность, а более толстые части градин, вероятно, формируются на стороне, обращённой вниз во время падения.

«До сих пор считалось, что очень крупные градины могут иметь только неправильную форму, — объяснил Барке. — Однако мы заметили, что внешняя и внутренняя формы могут значительно отличаться».

Доктор Томеу Риго Рибас из Метеорологической службы Каталонии, один из соавторов новой статьи, подчеркнул важность этих открытий. Он отметил, что некоторые градины, по-видимому, росли по-разному, иногда демонстрируя рост более чем в одном или двух направлениях.

«Мы показываем, что эмбрион может находиться далеко от центра, — сказал Рибас. — Этот факт означает, что камни могут расти неоднородно в трёх направлениях».

Несмотря на то, что недавние исследования, проведённые командой учёных, посвящённые крупным каталонским градинам, позволили получить беспрецедентные новые сведения о формировании этих потенциально опасных кусков падающего льда, методы компьютерной томографии, которые они использовали, по-прежнему сопряжены с некоторыми трудностями. Среди них — высокая стоимость сканирования и его периодическая способность приводить к аномалиям на изображениях.

Тем не менее, команда исследователей считает, что их открытия дают новое представление о формировании градин, особенно в условиях, когда экстремальные погодные явления становятся всё более частыми и потенциально разрушительными.

«Мы надеемся, что наша работа позволит получить новую информацию, которая поможет уменьшить ущерб, нанесённый обществу», — сказал Фарнелл Барке.