Минеральная пыль в воздухе оказывает охлаждающее действие, не учитываемое в современных климатических моделях.
Выбросы парниковых газов за последние 150 лет вызывают глобальное потепление, которое, как предупреждают учёные, вскоре может превысить 1,5°C по сравнению с доиндустриальной температурой. Но повышение уровня минеральной пыли в атмосфере в некоторой степени противодействует этому потеплению, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Reviews Earth and Environment.
«Модели действительно борются с изменениями в пыли», — сказал Джаспер Кок (Jasper Kok), атмосферный физик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Отчасти это связано с тем, что физика частиц настолько сложна. Это также происходит из-за очень малых масштабов, недоступных модельному разрешению, и у нас нет данных для моделей».
Чтобы реконструировать историю минеральной пыли в атмосфере, Кок и его коллеги собрали 25 отчётов об отложениях пыли со всего мира, включая образцы ледяных кернов из Антарктиды и донных отложений озёр из Северной Америки. Их реконструкция также учитывала места, дающие наибольшее количество пыли, включая Африку, Ближний Восток, Центральную и Восточную Азию, Австралию, Северную и Южную Америку.
Изучая данные об атмосферной пыли за 150 лет, Кок и его соавторы обнаружили, что уровень переносимой по воздуху пыли увеличился примерно на 55% в период с середины 19-ого века по 1980-е годы и с тех пор в основном остаётся стабильным.
Чтобы оценить суммарное влияние минеральной пыли на климат, исследователи использовали модели взаимодействия климата и пыли, построенные на существующих данных как со спутников, так и с наземных фотометров, измеряющих, насколько Солнце заблокировано переносимыми по воздуху аэрозолями, включая пыль. Это моделирование сложное и неопределённое, сказал Кок, из-за сложных способов взаимодействия пыли с другими системами Земли, такими как облака.
Плавающие пылинки действуют как семена для кристаллов льда, вокруг которых могут образовываться облака. Но разные облака по-разному влияют на выхолаживание. Облака со смешанной фазой, состоящие как из капель переохлаждённой воды, так и из кристаллов льда, с большей вероятностью производят выхолаживающий эффект, тогда как высокие тонкие перистые облака вызывают потепление.
Кроме того, в атмосфере есть и другие аэрозоли, особенно сульфаты и нитраты, образующиеся в результате антропогенного загрязнения. Предыдущие исследования показали, что эти загрязняющие вещества обладают даже более сильным выхолаживающим эффектом, чем минеральная пыль, но пыль помогает выводить многие из этих загрязняющих веществ из атмосферы, объяснил Кок, создавая эффект потепления, не учитываемый в большинстве климатических моделей.
Кок и его коллеги оценили общий выхолаживающий эффект минеральной пыли на уровне 0,25–0,07 Вт на квадратный метр. Поскольку предыдущие исследования показали, что атмосфера нагрелась на 3–4 ватта на квадратный метр по сравнению с доиндустриальным периодом, пыль «замаскировала» до 8% глобального потепления. «Это означает, что климат немного более чувствителен к потеплению, вызванному парниковыми газами, чем мы думали», — сказал Кок.
«Если содержание пыли уменьшится, это ещё больше ускорит потепление», — сказал он.

Ограниченные данные о пыли продолжают «подпитывать» неопределённость

По словам Гизелы Винклер (Gisela Winckler), палеоклиматолога из Колумбийского университета, неопределённость в отношении воздействия пыли из-за стольких факторов усугубляется в целом плохими данными, на которые приходилось опираться исследованию Кока. Исследование основывалось на 25 наборах данных исторических уровней пыли, и «это очень плохое покрытие, когда вы пытаетесь получить глобальное представление о минеральной пыли», — сказала она. «Я не сомневаюсь, что этот анализ сделан надёжно, но, тем не менее, основные источники данных плохие».
Главный вопрос заключается в том, останется ли уровень минеральной пыли постоянным или снизится, но для ответа на него необходимо понять, что вызывает изменения уровня пыли. Известно, что изменения в землепользовании создают проблемы с атмосферной пылью в масштабах человеческой жизни, например, Пыльный котёл, обрушившийся на Соединённые Штаты в 1930-х годах, по словам Пола Жину (Paul Ginoux), специалиста по моделированию климата из Лаборатории геофизической гидродинамики NOAA. Но доступные данные часто слишком разнесены по времени, сказал он. В новом исследовании исследователи «показывают увеличение [пыли], но они полностью упустили Пыльный котёл».
Изменение климата само по себе может повлиять на уровень пыли разными способами, например, из-за изменения характера ветра. «Сила ветра во многом определяет поднятие этой пыли в атмосферу», — сказала Винклер. Учёные-климатологи ожидают, что потепление климата приведёт к более спокойным ветрам, что может снизить уровень пыли, выносимой в атмосферу.

Будущее пыли и климатические исследования

Кок, Жину и Винклер заявили, что необходимо больше данных, чтобы улучшить то, как климатические модели учитывают пыль, и для этого есть новые возможности. Жину входит в состав научной группы по исследованию источников минеральной пыли на поверхности Земли (EMIT) с помощью прибора, недавно установленного на Международной космической станции для мониторинга уровня пыли в атмосфере.
По словам Кока, одним из выводов исследования является необходимость изучения минеральной пыли более локально, в регионах, где она образуется или может образоваться, поскольку изменение климата само по себе меняет местные условия. «В Калифорнии это может быть довольно важным, потому что ожидается, что юго-запад США в целом станет более сухим» и, следовательно, более пыльным. Кок и его коллеги недавно начали раннюю работу по изучению пыли в Калифорнии, чтобы сообщить о том, «как это может измениться и каковы могут быть последствия». И, возможно, что политики могли бы с этим поделать».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/climate-models-arent-dusty-enough