Выбросы парниковых газов оказывают согревающее воздействие на климат, тогда как мелкие частицы в атмосфере, аэрозоли, действуют как охлаждающий механизм. Такова общепринятая мудрость в любом случае. Тем не менее, новое исследование Лундского университета в Швеции теперь может показать, что мельчайшие аэрозоли увеличиваются за счет аэрозолей нормального размера и немного более крупных аэрозолей, и только последние обладают охлаждающим эффектом.
В воздухе полно мелких частиц в воздухе - аэрозолей. Некоторые из них производятся естественным путем, в то время как другие возникают в результате сжигания топлива человечеством. Некоторые из них вредны для нашего здоровья, а другие отражают солнечный свет.
Одним из важных природных источников аэрозолей являются ароматные терпены из хвойных лесов. Например, бореальные хвойные леса «тайга», протянувшиеся лентой через весь мир, составляют 14 процентов мирового растительного покрова и, таким образом, являются крупнейшей целостной наземной экосистемой в мире.
В результате химических реакций с озоном в атмосфере терпены превращаются в сильно насыщенные кислородом органические молекулы, которые связываются с другими частицами аэрозоля, уже находящимися в воздухе. Это приводит к большему количеству облачных капель, поскольку каждая облачная капля образуется в результате конденсации пара на достаточно крупной аэрозольной частице. Большее количество облачных капель приводит к более плотным облакам и снижению инсоляции.
Однако новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что этот «эффект хвойного леса» уменьшился благодаря индустриализации.
Выбросы аммиака от сельского хозяйства и диоксида серы от ископаемого топлива меняют правила игры: вместо этого терпены, как и другие органические молекулы, делятся на гораздо большее количество, но более мелких аэрозольных частиц. Поскольку диаметр очень маленьких аэрозолей меньше длины волны света, частицы не могут отражать свет.
Хотя двуокись серы и аммиак являются газами, они производят новые частицы в результате химических реакций в атмосфере.
«Парадоксально, но большее количество аэрозольных частиц может привести к уменьшению или даже полному исчезновению охлаждающего эффекта органических молекул, выделяемых лесами», - говорит Понтус Ролдин, исследователь в области ядерной физики из Лундского университета в Швеции и первый автор статьи.
Вместе с международной исследовательской группой он разработал модель, которая впервые раскрывает процесс образования новых частиц этих аэрозолей.
Сильно окисленные органические молекулы оказывают значительное охлаждающее воздействие на климат. Ожидается, что с более теплым климатом леса будут выделять больше терпенов и, таким образом, создавать больше охлаждающих органических аэрозолей. Однако степень этого эффекта также зависит от объемы выбросов диоксида серы и аммиака в будущем. Однако совершенно ясно, что это увеличение количества органических аэрозолей никоим образом не может компенсировать потепление климата, вызванное нашими выбросами парниковых газов», - говорит Понтус Ролдин.
Это исследование может помочь уменьшить неопределенность в отношении влияния аэрозольных частиц на облака и климат.
С 1980-х годов в Европе и США уже произошло значительное сокращение выбросов диоксида серы, а шаги в правильном направлении были отмечены и в Китае. Вместо этого основной проблемой является проблема подкисления, наблюдаемая в озерах, лесах и загрязнении воздуха.
Для снижения диоксида серы требуются относительно простые технические решения, например, очистка выхлопных газов судов и угольных электростанций и т. д. Сокращать аммиак гораздо сложнее, так как он выделяется непосредственно от животных и при попадании в почву. оплодотворяется», - говорит Понтус Ролдин.
По оценкам, в будущем мировое производство мяса значительно возрастет по мере роста благосостояния бедных стран, в основном в Азии. Сегодня неизвестно, каковы будут последствия этих изменений, но для оценки требуется использование детальных моделей, подобных той, что сейчас разработана.
В ближайшие несколько лет Понтус Ролдин будет работать в рамках исследовательского проекта, который внесет знания в климатические модели следующего поколения, такие как EC-Earth.
Мы уже знаем, что лес является значительным поглотителем углерода. Однако на климат влияют и другие факторы, такие как охлаждающий эффект аэрозолей, типы растительности и выбросы. Надеемся, что наши результаты помогут полное понимание того, как взаимодействуют леса и климат», - заключает Понтус Ролдин.