Исследователи из Университета Вайоминга провели исследование, в ходе которого было обнаружено, что дым биомассы из Южной Африки, дрейфующий над юго-восточной частью Атлантического океана, значительно увеличивает яркость низкоуровневых облаков, создавая процесс отражения, который на самом деле помогает охлаждать Землю и противодействовать парниковому эффекту.
«Если вы меняете частицы, вы меняете состав облака», - говорит Сяохонг Лю, профессор Университета Вашингтона на кафедре атмосферных наук и на кафедре климатологии штата Вайоминг.«Для нашего исследования мы обнаружили, что дым опускается вниз и может смешиваться с облаками. Изменившиеся облака лучше отражают солнечный свет. Более яркие облака противодействуют парниковому эффекту. Это создает охлаждение».
Лю является соответствующим автором статьи под названием «Дым биомассы из Южной Африки может значительно увеличить яркость слоисто-кучевых облаков над юго-восточной частью Атлантического океана», которая была опубликована 5 марта (сегодня) в Proceedings of the National Academy. наук (ПНАС).
Чжэн Лу, научный сотрудник UW в исследовательской группе Лю, был ведущим автором статьи. Они использовали Национальный центр атмосферных исследований (NCAR)-Вайомингский суперкомпьютерный центр в Шайенне для проведения компьютерного моделирования дыма и его воздействия на облака с высоким разрешением.
Другие участники статьи были из Университета округа Мэриленд-Балтимор (UMBC); Университет науки и технологий Китая; Центр космических полетов имени Годдарда НАСА; и Мичиганский университет.
В течение многих лет ученые определяли, что дым в целом снижает охлаждающий эффект облаков, поглощая свет, который в противном случае отражали бы облака под аэрозолями. Это новое исследование не оспаривает этот феномен. Тем не менее, новое исследование показало, что слои дыма и облаков ближе друг к другу, чем считалось ранее. Это делает облака более отражающими свет и, таким образом, ускоряет охлаждающий эффект облаков. Это происходит из-за крошечных аэрозольных частиц дыма, которые служат ядрами для образования облачных капель.
"Цель этой статьи - рассмотреть эти конкурирующие процессы. Какой из них важнее?" - спрашивает Чжибо Чжан, соавтор статьи и доцент кафедры физики UMBC.
Запуская продвинутые компьютерные модели, Лю объясняет, что углекислый газ (CO2) - результат деятельности человека со времен промышленной революции - обеспечивает парниковый эффект 1.66 ватт на квадратный метр, которые равномерно распределяются по всему миру. Дым от огня производит гораздо больший охлаждающий эффект: 7 ватт на квадратный метр над юго-восточной Атлантикой в сезон пожаров каждого года.
«Наша группа первой изучила этот осветляющий эффект, - говорит Лю. «Это (дымовые аэрозоли в облаках) отражает больше солнечного излучения в космос, в результате чего меньше солнечного излучения достигает поверхности Земли. Это создает охлаждающий эффект».
Каждый год сжигающие биомассу аэрозоли из Южной Африки выбрасываются в атмосферу во время сезона пожаров, который длится с июля по октябрь. Многие из них являются лесными пожарами, в то время как другие пожары устраиваются преднамеренно, чтобы очистить сельскохозяйственные угодья. Эти пожары создают столько дыма, что их можно наблюдать на спутниковых снимках из космоса, говорит Лю, указывая на заметные красные пятна на экране своего компьютера.
Аэрозоли переносятся на запад над юго-восточной частью Атлантического океана и взаимодействуют с нижележащими слоями слоисто-кучевых облаков, которые расположены примерно в 1 километре над уровнем моря, объясняет Лю.
Предыдущие исследования показали, что такие аэрозоли сильно нарушают радиационный баланс верхней части атмосферы, рассеивая и поглощая солнечное излучение, и изменяют свойства облаков, изменяя устойчивость нижней тропосферы.
Лю говорит, что это новое исследование с использованием современного компьютерного моделирования и спутниковых наблюдений показало, что аэрозоли, смешанные с облаками, действуют как ядра конденсации облаков и увеличивают яркость слоисто-кучевых облаков. Это приводит к существенному охлаждению Земли.
Исследовательская группа в конечном итоге хотела бы уточнить глобальные климатические модели, улучшив то, как такие модели учитывают облака и взаимодействуют с аэрозолями, испускаемыми из различных источников, включая электростанции, автомобили, пустыни и океаны. Со временем они планируют количественно оценить величину охлаждающего эффекта аэрозолей на климатическую систему Земли, который, возможно, маскировал парниковый эффект CO2 Однако степень этой маскировки неизвестна..
"Это как головоломка", - говорит Лю.