Международная группа ученых, участвовавших в климатическом полевом эксперименте, зафиксировала обширное загрязнение, охватывающее около 10 миллионов квадратных километров тропической части Индийского океана - примерно столько же, сколько континентальная часть Соединенных Штатов. Открытие поднимает серьезные вопросы о влиянии обширного загрязнения на климатические процессы и на морскую жизнь в океане внизу.
Ученые участвуют в Эксперименте в Индийском океане (INDOEX), проекте стоимостью 25 миллионов долларов, частично спонсируемом Национальным научным фондом, для изучения того, как крошечные частицы загрязняющих веществ, называемые аэрозолями, переносятся через атмосферу и их влияние на климат. Проект координируется Центром облаков, химии и климата (C4) Океанографического института Скриппса, Научно-техническим центром Национального научного фонда Калифорнийского университета в Сан-Диего. Пол Дж. Круцен, директор Химического института им. Макса Планка и лауреат Нобелевской премии по химии 1995 г., и В. Раманатан, директор С4 Океанографического института Скриппса, являются соруководителями ученых.
Раманатан сказал, что группа ученых была потрясена масштабами загрязнения, с которыми они столкнулись во время шестинедельного полевого эксперимента, который начался в начале февраля и продолжался до конца марта 1999 года. Океан почти в 1000 миль от побережья», - сказал он. «Это то, что нас действительно ошеломило - насколько широко распространены эти аэрозоли и как они могут выживать на таких больших расстояниях от того места, где они возникли»..
Слой дымки покрывал большую часть исследуемой области почти постоянно в течение шестинедельного эксперимента. Затронутая территория включает большую часть северной части Индийского океана, включая Аравийское море, большую часть Бенгальского залива и выходит в экваториальную часть Индийского океана примерно на 5 градусов к югу от экватора.
«В прошлом мы проводили судовые операции в различных частях Индийского океана, Аравийского моря и Бенгальского залива, но никогда не сталкивались с такими высокими концентрациями загрязняющих веществ», - сказал Джозеф Просперо, профессор морской и атмосферной химии в Университет Майами, участвовавший в INDOEX. «Также необычным было то, что загрязнение было таким стойким».
«Казалось, что весь Индийский субконтинент был окружен горой загрязнения», - согласился Раманатан. «Временами мы даже не могли разглядеть низкие облака, потому что слой дымки был очень толстым».
Дымка возникает из-за высокой концентрации мелких частиц, известных как аэрозоли, которые обычно имеют диаметр менее нескольких микрометров. Состоящие в основном из сажи, сульфатов, нитратов, органических частиц, летучей золы и минеральной пыли, частицы часто уменьшали видимость над открытым океаном до менее чем 10 километров, что обычно встречается вблизи загрязненных регионов США и Европы. Слой дымки также содержит относительно высокие концентрации газов, включая окись углерода, различные органические соединения и диоксид серы, что дает убедительные доказательства того, что слой дымки вызван загрязнением.
Нет никаких сомнений в том, что будущие уровни загрязнения из Индии и других стран, граничащих с регионом Индийского океана, в будущем существенно вырастут. Таким образом, кампания INDOEX имела очень большое значение для выявления важной проблемы загрязнения с потенциально серьезные и растущие последствия для энергетического бюджета значительной части региона Индийского океана и за его пределами», - сказал Крутцен.
Азия и Индийский субконтинент, население которых вместе составляет более 2 миллиардов человек, выбрасывают большое количество загрязняющих веществ, которые могут переноситься в Индийский океан во время зимы в северном полушарии муссонными ветрами с северо-востока. В рамках INDOEX более 150 ученых со всего мира исследуют, как эти загрязняющие вещества переносятся через атмосферу и как они влияют на состав атмосферы и процессы солнечной радиации над океаном. Основная цель состоит в том, чтобы оценить воздействие на климат антропогенных переносимых по воздуху частиц. Предварительные результаты показывают, что аэрозоли в загрязненных регионах рассеивают поступающую солнечную радиацию и уменьшают количество энергии, поглощаемой поверхностью океана, на целых 10 процентов.
«Если вы уменьшите количество солнечного света, попадающего в океан, вы также повлияете на количество влаги, испаряющейся с поверхности моря в региональном или глобальном масштабе, и, следовательно, на количество осадков, которые будут генерироваться», - сказал Раманатан. «Таким образом, весь гидрологический цикл нарушается».
Сокращение количества солнечного света, достигающего поверхности океана, также может оказать пагубное влияние на растительную жизнь, которая зависит от фотосинтеза, в том числе на планктон, являющийся ключевым звеном в морской пищевой цепи.
Одной из основных целей INDOEX является определение роли аэрозолей в глобальном изменении климата. Первые результаты показывают, что загрязняющие вещества играют двойную роль, оказывая как согревающее, так и охлаждающее действие. Крошечные частицы производят охлаждающий эффект, рассеивая солнечный свет обратно в космос. Выступая в качестве семян для конденсации облаков, они также производят косвенный охлаждающий эффект, увеличивая как долговечность, так и отражательную способность, или альбедо, облаков. Однако загрязняющие вещества оказывают согревающее действие, поскольку они поглощают большое количество солнечного света. Частицы в воздухе над северной частью Индийского океана необычайно темные, потому что они содержат большое количество сажи и других материалов от неполностью сгоревшего топлива и отходов. Темные аэрозоли приводят к повышенному поглощению солнечной радиации.
«Сажа способствует значительному нагреву атмосферы, но она также уменьшает количество солнечного света, достигающего океана», - сказал Раманатан. «Таким образом, на данный момент слишком рано говорить о том, является ли чистый эффект охлаждением или потеплением».
Темные частицы в воздухе над Индийским океаном заметно отличаются от тех, что над Северной Америкой и Европой, где передовые технологии контроля загрязнения удаляют большую часть темного материала и дают относительно более яркие частицы. Таким образом, влияние на климатические процессы частиц загрязнения, поступающих из Азии, оказывается принципиально отличным от тех, которые происходят из США и Европы. INDOEX предоставил множество важных и уникальных данных для дальнейшей оценки того, как эти два класса аэрозолей по-разному влияют на климатические процессы.
Измерения, проведенные в Индийском океане, также важны, поскольку они характеризуют выбросы от быстро развивающихся экономик в этом регионе. Ожидается, что выбросы загрязняющих веществ над Индийским океаном и в других частях земного шара будут увеличиваться по мере роста аналогичных экономик. Ученые INDOEX были удивлены, обнаружив, что такой плотный слой загрязнения в Индийском океане был вызван источниками, находящимися на расстоянии не менее тысячи километров. Они предполагают, что случаи загрязнения, наблюдаемые в INDOEX, могут быть симптомами крупномасштабного переноса загрязнения, которое может происходить в других регионах Земли.
«То, что мы видим здесь, является примером чрезвычайно высокой концентрации загрязняющих аэрозолей, переносимых на многие тысячи километров без существенного снижения их концентрации», - сказал Просперо. «На что INDOEX очень резко указал, так это на то, что перенос аэрозолей на большие расстояния может быть чрезвычайно важным, и что мы должны более внимательно изучить, какое влияние это оказывает на глобальный климат».
«Таким образом, будет необходимо периодически проводить дополнительные миссии INDOEX для определения будущих тенденций загрязнения и их последствий для регионального и, возможно, глобального климата», - сказал Крутцен.
В отличие от ситуации над северной частью Индийского океана, нижняя часть атмосферы над южной частью Индийского океана остается удивительно чистой благодаря Межтропической зоне конвергенции (ITCZ), которая в это время находится примерно на 5-10 градусов южнее экватора. года. Узкая зона глубоких и возвышающихся гроз, которые формируются над самой теплой частью экваториального океана, ITCZ перехватывает загрязненные воздушные массы и удаляет большую часть загрязнения в виде осадков. Но облака ITCZ также могут перемещать значительные количества загрязняющих веществ в верхние слои атмосферы, где они могут распространяться на большие территории.
INDOEX - это совместная программа, в которой участвуют ученые из США, Европы, Индии и Мальдивских островов. Эксперимент включает в себя использование четырех исследовательских самолетов, двух океанографических кораблей, нескольких надводных станций, аэростатов и широкого спектра спутников. Европейское космическое агентство переместило свой геостационарный спутник в Индийский океан для поддержки INDOEX. Центр боевых действий находился на острове Мале, где базируется авиация. Американский компонент INDOEX финансировался Национальным научным фондом, Министерством энергетики США, Национальным управлением океанических и атмосферных исследований и НАСА.
Океанографический институт Скриппса во всемирной паутине:https://sio.ucsd.edu