Климатический центр Росгидромета

Новости

Nature Scientific Data: Carbon Monitor - ежедневный набор данных о глобальных выбросах CO2 от ископаемого топлива и производства цемента в режиме реального времени

Создан набор ежедневных данных о выбросах CO2 в режиме реального времени для отслеживания изменений в выбросах CO2 от сжигания ископаемого топлива и производства цемента с 1 января 2019 года на национальном уровне с почти глобальным ежедневным охватом и потенциальной возможностью частого обновления. Ежедневные выбросы CO2 оцениваются на основе различных данных, включая данные о почасовом и суточном производстве электроэнергии в 31 стране, ежемесячные данные о производстве и производственные индексы промышленных процессов 62 стран / регионов, а также ежедневные данные о мобильности и показатели мобильности для наземного транспорта 416 городов мира. Данные о маршрутах отдельных рейсов и ежемесячные данные использовались для оценок сектора авиации и морского транспорта. Кроме того, данные о ежемесячном потреблении топлива с поправкой на дневную температуру воздуха в 206 странах были использованы для оценки выбросов от коммерческих и жилых зданий. Набор данных Carbon Monitor демонстрирует динамичный характер выбросов CO2 посредством дневных, еженедельных и сезонных колебаний, зависящих от рабочих дней и праздников, а также от разворачивающихся последствий пандемии COVID-19. Набор данных о выбросах CO2 в режиме, близком к реальному времени, показывает снижение выбросов CO2 во всем мире с 1 января по 30 июня 2020 года на 8,8% по сравнению с тем же периодом 2019 года и обнаруживает возобновление роста выбросов CO2 к концу апреля, что в основном объясняется восстановлением экономической активности в Китае и частичным ослаблением ограничений в других странах. Этот ежедневно обновляемый набор данных о выбросах CO2 может предложить ряд возможностей для соответствующих научных исследований и разработки политики.

 21

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-020-00708-7

Печать

Реки способствуют таянию арктического льда, согревают воздух и океан

Новое исследование показывает, что повышение температуры воды в арктических реках усиливает таяние морского льда в Северном Ледовитом океане и нагрев атмосферы.

Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Science Advances, было проведено Японским агентством по морским и земным наукам и технологиям при участии авторов из США, Объединённых Арабских Эмиратов, Финляндии и Канады.

Согласно исследованию, крупные арктические реки приносят в Северный Ледовитый океан значительно больше тепла, чем в 1980 году. Речное тепло является причиной до 10% общей потери морского льда, произошедшей с 1980 по 2015 гг. над шельфовым регионом Северного Ледовитого океана. Это таяние эквивалентно примерно 120 000 квадратных миль льда толщиной один метр.

«Если бы Аляска была покрыта льдом толщиной 1 метр, 20% территории Аляски исчезло бы», - пояснил Игорь Поляков, соавтор и океанограф из Международного центра арктических исследований Университета Аляски в Фэрбенксе и Финского метеорологического института.

Реки имеют наибольшее влияние во время весеннего разрушения льда. Нагревающаяся вода сбрасывается в покрытый льдом Северный Ледовитый океан и распространяется подо льдом, разрушая его. Как только морской лёд растает, тёплая вода начинает нагревать атмосферу.
Исследование показало, что в атмосферу поступает гораздо больше тепловой энергии рек, чем расходуется на таяние льда или нагрев океана. Поскольку воздух подвижен, это означает, что это речное тепло может затронуть районы Арктики вдали от дельт рек.

02

Воздействие было наиболее заметным в сибирской Арктике, где несколько крупных рек впадают в относительно мелководный шельфовый регион, простирающийся почти на 1000 миль от берега. Река Маккензи в Канаде - единственная река, достаточно большая, чтобы внести существенный вклад в таяние морского льда возле Аляски, но и небольшие реки также являются источником тепла.

Поляков ожидает, что повышение глобальной температуры воздуха приведёт к дальнейшему нагреву рек Арктики в будущем. По мере того, как реки нагреваются, в Северный Ледовитый океан будет поступать больше тепла, что приведёт к таянию большего количества морского льда и ускорению потепления Арктики.

Реки - лишь один из многих источников тепла, нагревающих сейчас Северный Ледовитый океан. Вся арктическая система находится в крайне аномальном состоянии, поскольку глобальная температура воздуха повышается, а тёплая атлантическая и тихоокеанская вода проникает в регион, разрушая морской лёд даже в середине зимы. Все эти компоненты работают совокупно, вызывая петли положительной обратной связи, ускоряющие потепление в Арктике.

«Это очень тревожно, потому что все эти изменения ускоряются», - сказал Поляков. «Быстрые изменения за последнее десятилетие просто потрясающи».

Ссылка: https://phys.org/news/2020-11-rivers-arctic-ice-air-ocean.html

Печать

Science: Климат прошлого даёт информацию о нашем будущем

Основная причина неточностей в климатических прогнозах - наши неточные знания о том, насколько должно потеплеть в результате заданного увеличения содержания углекислого газа в атмосфере. Палеоклиматические записи могут помочь уточнить прогнозы, потому что они содержат большое разнообразие условий состояния окружающей среды. Tierney et al. проанализировали последние результаты, полученные непосредственно из данных, статистической обработки и моделирования, которые способны помочь лучше понять, как повышение уровня углекислого газа в атмосфере повлияет на будущий климат.

По мере продолжающегося потепления возникает острая необходимость в улучшении прогнозов изменения климата. Хотя новейшие модели земных систем предлагают беспрецедентное число деталей, фундаментальные неопределённости продолжают оставаться причиной погрешностей в наших представлениях о будущем. Климат прошлого даёт единственную возможность наблюдать, как земная система реагирует на высокий уровень углекислого газа, подчеркивая фундаментальную роль палеоклиматологии в сдерживании будущего изменения климата. Здесь подчёркнута актуальность информации о палеоклимате для предсказания климата и обсуждаются перспективы новых методологий для дальнейшего понимания информации, полученной по данным из прошлых климатов. Достижения в области косвенных методов и интерпретаций открывают путь к использованию климатических условий прошлого для оценки моделей - практика, которая, по мнению авторов, должна получить широкое распространение.

Ссылка: https://science.sciencemag.org/content/370/6517/eaay3701

Печать

Ъ: Радиоуглеродное переписывание истории

Теперь датировка будет более точной и охватит более длинный период времени

17 августа объявлено, что углеродная датировка, основной способ определять возраст органических остатков, пересмотрена. Это первое за семь лет обновление данных проведено международной калибровочной группы (IntCal).

В новой редакции радиоуглеродная датировка по-новому сопоставляется с датировкой календарной. «Произошли небольшие, но важные изменения,— объясняет Пола Реймер из Королевского университета в Белфасте, руководитель проект IntCal20, и приводит пример: — Датой извержения вулкана Санторин, разрушившего в минойскую эпоху греческий остров Тира в Эгейском море, теперь следует считать 1544 год до нашей эры, а прежде считалось, что это 1610 год до нашей эры. То есть теперь дата извержения куда ближе к 1500 году до нашей эры, который был определен на основе анализа стиля найденных остатков керамики». «Мы не просто меняем даты,— восторгается член команды IntCal Стерт Мэннинг, археолог из Корнелла.— Мы переписываем историю!»

Но это относительно небольшая (хотя и важная) корректировка даты. Чем дальше в прошлое, тем более решительными становятся изменения — на столетия!

К примеру, современный человек появился в Европе около 40 тыс. лет назад, согласно радиоуглеродному анализу одной окаменелой кости Homo sapiens, найденной в Румынии. Теперь эта окаменелость стала на 300 лет старше, а значит, неандертальцы и сапиенсы встретились в этом регионе еще раньше, чем считалось прежде. И наоборот, самая старая окаменелость, имеющая отношение к роду Homo и найденная в Сибири, оказалась на 1000 лет моложе.

Геофизик из Университета штата Орегон Морин Вальчак, изучающая движение древних ледников (что зафиксировано в морских отложениях), говорит, что в ее работе нет ничего важнее определения точного времени глобальных событий. По словам Вальчак, новая версия радиоуглеродной датировки, версия 2020 года, способствует куда более глубокому пониманию динамики климатической системы Земли.

Фундаментальный принцип радиоуглеродного датирования прост: растения и вообще живые существа захватывают углерод из окружающей среды, в том числе определенную долю радиоактивного изотопа — углерода-14. Когда живое существо умирает, захват углерода-14 прекращается, и начинается период распада радиоизотопа. Чем меньше в остатках живого (от человеческих костей до одежды и даже раковин) углерода-14, тем старше эти остатки.

Ситуация нелинейная — нужно делать поправки. Доля углерода-14 в природе непостоянна: этого изотопа становится больше, когда слабеет магнитное поле Земли, так как в атмосферу проникает больше космических лучей и в углекислом газе становится больше радиоактивных изотопов. Существуют сезонные всплески количества углерода-14; разные виды живых существ поглощают разное количество углерода в разное время года; океан абсорбирует углерод-14, но радиоизотоп может держаться в воде столетие, пока не попадет в живое существо, и так далее.

Чтобы уточнять данные радиоуглеродного анализа, ученые сравнивают изотопный возраст с возрастом, полученным другими методами,— подсчетом годичных колец на деревьях или окаменелых остатках деревьев, количественными соотношениями изотопов урана и тория, а также наслоениями сталагмитов в пещерах и кораллов в морях. С помощью всех этих сведений

выводятся калибровочные кривые, которые устанавливают соответствие между радиоуглеродным и календарным возрастом. Кривые разные для трех разных частей мира: Северного полушария, Южного полушария и Мирового океана.

Данные 2020 года, которые послужили основой для обновления радиуглеродной датировки, почти вдвое превышают данные предыдущего обновления, проведенного в 2013 году.

Скорость и точность сбора данных резко возросли благодаря новейшим масс-спектрометрам, которым для измерения количества углерода-14 нужно значительно меньше материала, чем предыдущим подобным приборам. Аккуратность исследований повысилась вдвое, считает Мэннинг.

Точность повысилась и за счет того, что исследователи добавили к рассмотрению некоторые хорошо известные события прошлого — нечто вроде взрывов сверхновой звезды, которые всегда приводили к резкому краткосрочному повышению содержания углерода-14 в атмосфере Земли.

Ссылка: https://yandex.ru/turbo/kommersant.ru/s/doc/4458181

Печать

DW: Вступил в силу выход США из Парижского соглашения по климату

Дональд Трамп впервые заявил о решении выйти из Парижского соглашения по климату в 2017 году. В 2019 году Вашингтон официально уведомил ООН о начале процедуры выхода.

Выход США из Парижского соглашения по климату вступает в силу в среду, 4 ноября. Решение об этом американский президент Дональд Трамп впервые огласил в июне 2017 года, а в ноябре 2019 года Вашингтон официально уведомил ООН о начале процедуры выхода.

В качестве причины выхода из Парижского соглашения Трамп называл "несправедливые экономические ограничения, которые оно накладывает на американских рабочих, бизнесменов и налогоплательщиков". Он подчеркивал, что данный шаг принимается в интересах американских компаний, работающих в сфере добычи полезных ископаемых.

США стали первой страной, вышедшей из соглашения, при этом Госдепартамент США указывал, что не намерен отказываться от имеющегося у него полного набора "политических опций" и не исключает возвращения к исполнению соглашения, если ему удастся добиться более выгодных для себя условий.

Парижское соглашение заменило Киотский протокол

Парижское соглашение по климату было принято 12 декабря 2015 года на Конференции ООН по проблемам климата (COP21). Его подписали представители 196 стран мира. Оно заменило истекающий в 2020 году Киотский протокол, который утверждал обязательства по сокращению выбросов парниковых газов лишь для развитых стран.

Новые обязательства по защите климата брали на себя все государства независимо от степени экономического развития: "как можно скорее достичь глобального пика выбросов парниковых газов" и впоследствии интенсивно их сокращать, чтобы во второй половине столетия прийти к балансу между объемом газов, выбрасываемых в атмосферу, и поглощаемых естественным образом, то есть морями и лесами.

Россия присоединилась к соглашению в сентябре 2019 года.

Ссылка: https://www.dw.com/ru/vstupil-v-silu-vyhod-ssha-iz-parizhskogo-soglashenija-po-klimatu/a-55492363

Печать

Nature Geoscience: Возрождение арктических пожаров

Подземные тлеющие пожары вспыхнули в начале 2020 года, способствуя беспрецедентным лесным пожарам, разразившимся весной и летом в Арктике. Необходимы международные усилия для управления меняющейся пожароопасностью в уязвимой Арктике.

Лесные пожары - не новое явление в Арктике; однако пожарный сезон 2020 года начался на два месяца раньше и был намного более тяжёлым, чем обычно. Хотя рост активности пожаров в северных лесах к югу и необычно тёплая зима в Арктике заставили некоторых предположить, что такой всплеск был неизбежен, всё ещё остаётся неуверенность в отношении их источника и их локального и глобального воздействия. Здесь обсуждается, как меняются лесные пожары в Арктике и как опыт местных сообществ и коренных народов будет иметь важное значение при определении того, является ли этот год аномалией или началом нового пожарного режима.

Раннее начало сезона пожаров

Эксперты по лесным пожарам обычно считают, что пожары в самом начале сезона в Арктике - до того, как надземная растительность становится легко воспламеняемой, - вызываются наследием прошлого или «зомби-пожарами». Один из самых интересных аспектов «зомби-пожаров» заключается в том, что они представляют собой продолжение пожара предыдущего вегетационного периода, а не новый источник возгорания, такой как молния или костры. «Зомби-пожары» могут тлеть в богатом углеродом торфе под поверхностью в течение месяцев или лет, часто обнаруживаясь только через дым, выходящий на поверхность, и могут возникать даже в холодные зимние месяцы, несмотря на сильное таяние снегов. Эти типы пожаров в целом плохо изучены, в том числе их влияние на запасы и выбросы парниковых газов и аэрозолей в атмосферу. Однако, если эти пожары, их возрастающая распространённость и большие площади или условия глубинного горения приводят к значительным выбросам, это явится сильной обратной связью в режиме арктических пожаров, которую необходимо учитывать при моделировании климата или в оценках глобального сжигания биомассы.

Пожар в огнестойких ландшафтах

Данные за 2019 и 2020 гг. показывают, что экстремальные температуры обусловливают высыхание и увеличивают доступность поверхностного горючего слоя в Арктике. Новые типы тундровой растительности, включая карликовые кустарники, осоки, травы и мхи, а также поверхностный торф, становятся уязвимыми для горения, и то, что обычно считается «огнестойкими» экосистемами, такими как тундровые болота, топи и болота, начинают гореть (рис. 1). В то время, как лесные пожары в зоне многолетней мерзлоты в северных регионах Сибири не редкость, пожары 2020 года необычны тем, что более 50% обнаруженных пожаров выше 65° с.ш. произошли на многолетней мерзлоте с высоким содержанием льда. Считается, что многолетняя мерзлота, богатая льдом, содержит самые богатые углеродом почвы в Арктике, и её сжигание может ускорить темпы таяния и эмиссию углерода. Горение многолетней мерзлоты, богатой льдом, может привести к образованию выступов и туннелей, что приведет к оседанию, локализованному затоплению и формированию элементов протаивания мерзлоты, в частности, озёр и заболоченных территорий (рис. 1). Такие особенности ландшафта также связаны с большими потоками углерода из слоя мерзлоты в атмосферу, в основном в виде метана, что ещё больше усиливает обратную связь с климатом.

01

Проблема обнаружения изменений

На современные инструменты моделирования, используемые для прогнозирования сжигания биомассы по всему миру, часто нельзя полагаться в Арктике из-за отсутствия данных. Серьёзные арктические пожары 2020 года подчёркивают срочную необходимость исследования роли «зомби-пожаров» по сравнению с новыми возгораниями и эффективной ассимиляции этой информации в текущих глобальных спутниковых продуктах и ​​базах данных о выбросах. Требуются новые инструменты и подходы для количественной оценки влияния «зомби-пожаров» на поверхностное горение и их источников - будь то сильные наземные пожары в конце лета в Арктике или точечные источники, такие как костры и горение свай.

Спутниковые изображения могут помочь отобразить масштабы и время наземных пожаров, но наземных данных, необходимых для интерпретации этих удалённых изображений, мало. Например, мониторинг изменений высоты поверхности и затопления после этих арктических пожаров будет полезен для понимания устойчивости богатой льдом многолетней мерзлоты к изменяющемуся режиму арктических пожаров. Но не все арктические пожары будут влиять на выбросы углерода одинаково, и будет важно понять, где именно старый углерод, хранящийся в торфе или многолетней мерзлоте, уязвим для горения и изменений окружающей среды после пожаров, что потребует специальных знаний на местах (in situ). Точно также современные подходы к мониторингу сжигания биомассы сосредоточены на надземном топливе, в то время как обнаружение подземных пожаров остается проблемой. Новые геостационарные и полярно-орбитальные спутниковые продукты могут помочь улучшить обнаружение оставшихся пожаров, таких как те, что наблюдались во время арктических пожаров 2020 года, а местная информация о том, что и где горит, будет иметь жизненно важное значение, при включении этих высокоширотных пожаров в исследования пожарной активности в глобальном масштабе.

Глобальный призыв к действию

Это будут колоссальные совместные, всеобъемлющие и междисциплинарные усилия по борьбе с усилением режима арктических пожаров - одни из важнейших. Невозможно понять, как меняется пожарный режим в Арктике без междисциплинарного сотрудничества между различными носителями знаний. Устранение пробелов в нашем нынешнем понимании потребует критического вклада со стороны коренных и местных общин и сотрудничества в научных дисциплинах. Местные сообщества имеют возможность получать доступ к удалённым местам и обеспечивать бесценные долгосрочные наблюдения на местах, включая признаки сохранившихся пожаров в зимние месяцы, направляя скоординированные усилия по всему спектру исследований пожаров, включая управление, экологию и воздействие на климат.

Изменения в пожарном режиме в Арктике будут иметь сильную обратную связь с глобальным климатом, но в какой степени, не будет ясно, пока мы лучше не поймем динамику и полное влияние «зомби» и наземных пожаров на выбросы углерода. Международная и междисциплинарная координация будет иметь важное значение для мониторинга быстрых изменений в этой критически важной экосистеме, но коренные и местные общины, которые первыми испытают такие изменения, должны быть уполномочены возглавить и внести свой вклад в эти усилия по координации. Существующие межправительственные форумы, инвестирующие в защиту Панарктики, в которых коренные народы Арктики выступают в качестве постоянных участников, такие как Арктический совет, хорошо подходят для управления панарктической системой мониторинга пожаров. Для этого потребуются сети мониторинга, охватывающие наземные наблюдения, дистанционное зондирование и модели земной системы, основанные на совместном комплексе знаний с учётом особенностей коренных, традиционных и современных сообществ и экономик Арктики.

Горящая Арктика - это глобальная проблема, требующая глобального решения. Хотя знания коренных народов Севера и Арктики будут иметь решающее значение для любого успеха, мы не можем ожидать, что они возьмут на себя ответственность в одиночку.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41561-020-00645-5

Печать

Nature Communications: Возникающее пространственное ограничение чувствительности круговорота углерода в почве к глобальному потеплению

Обратные связи углеродного цикла обусловливают большую неопределённость в прогнозах изменения климата, причём наибольший вклад в неё вносит реакция углерода почвы на изменение климата. Будущие изменения запасов углерода в почве зависят от изменений в подстилке и корнях растений, и особенно от сокращения времени оборота углерода в почве (τs) с потеплением. Приближение для однометрового верхнего слоя почвы (ΔCs, τ) диагностировано на основе прогнозов, сделанных с помощью моделей системы Земли в рамках CMIP6 и CMIP5, и обнаружено, что оно охватывает большой диапазон даже при глобальном потеплении 2°C (−196 ± 117 Пг С). Авторы представляют ограничение на ΔCs, τ, использующее текущее гетеротрофное дыхание и пространственную изменчивость τs, выведенную из наблюдений. Такой подход позволяет вдвое снизить неопределённость ΔCs, τ при 2°C до -232 ± 52 Пг С.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-020-19208-8 

Печать

Ведомости: Переход критической IT-инфраструктуры на отечественный софт и оборудование откладывается

Необходимые для этого российские разработки пока в дефиците

Сети связи и информационные системы, задействованные в здравоохранении, энергетике, оборонной, ракетно-космической, химической промышленности и т. п., т. е. критическая информационная инфраструктура (КИИ), с 1 января 2024 г. должны строиться преимущественно на российском программном обеспечении (ПО), а с 1 января 2025 г. – на российском оборудовании. Это следует из проекта указа президента, подготовленного Минцифры и опубликованного на портале правовых актов regulation.gov.ru. То есть срок перехода на отечественный софт решено продлить на три года.

Из опубликованного в конце мая проекта указа президента следовало, что переход пользователей КИИ на отечественный софт должен состояться в 2021 г., а на поддерживающее его оборудование – в 2022 г. Сроки перехода КИИ на отечественное оборудование и ПО решено было продлить в ходе общественного обсуждения указа, в котором участвовало и предпринимательское сообщество, объяснил представитель Минцифры.

Большинство опрошенных «Ведомостями» представителей компаний, владеющих КИИ, не ответили на запросы. Сотовые операторы (их сети законодательно также приравнены к КИИ) поддерживают саму идею перехода на отечественные IT-решения. Tele2, «Вымпелком» согласны перейти на отечественное оборудование, если оно будет качественным, конкурентоспособным по цене и при этом соответствовать международным стандартам, говорят их представители. Операторы максимально заинтересованы в сокращении валютной составляющей при закупках, также отметили они.

Участники российского IT-рынка считают, что отсрочка позволит доработать существующее отечественное ПО для КИИ, а также создать новое. За такой период как минимум критические моменты в инфраструктуре действительно можно доработать, ликвидировав существенные риски, говорит технический директор компании Qrator Labs Артем Гавриченков.

Пока нет российских аналогов используемых и планируемых к использованию на объектах КИИ оборудования и софта – например, сетевых экранов, рассказывает директор ассоциации разработчиков программных продуктов «Отечественный софт» Ренат Лашин.

Сейчас не у всех классов ПО есть российские аналоги и по некоторым потребуется до пяти лет на создание отечественных продуктов и замещения ими иностранных решений, соглашается генеральный директор компании-разработчика «МойОфис» Дмитрий Комиссаров. При этом уже сейчас введены экспортные ограничения на использование, например, ПО Microsoft в госкорпорациях, содержащих объекты КИИ, напоминает он. Если не начать переход прямо сейчас, то в ближайшее время можно будет столкнуться с неработоспособностью IT-систем, предупреждает Комиссаров.

Сложнее всего переход на российское ПО и оборудование будет для структур, у которых значимыми объектами КИИ являются автоматизированные системы управления технологическими процессами: у них, как правило, длительный и сложный цикл внедрения, утверждает ведущий эксперт направления «Информационная безопасность» IT-компании КРОК Евгений Дружинин. Прежде всего это относится к таким отраслям, как энергетика, топливно-энергетический комплекс, металлургическая и химическая промышленность, атомная отрасль, перечисляет он.

Правильнее было бы использовать критерий доверенности оборудования (он характеризует отсутствие внешних каналов управления, а также возможность модифицировать и развивать используемое решение самостоятельно), а не его происхождение, считает директор Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники Иван Покровский. По его словам, критерий «российскости» не показатель его безопасности. Оборудование может быть российским, но в нем могут быть встроены технологические каналы, которые позволяют управлять им из-за рубежа, поясняет он. Также оборудованию может быть присвоен статус российского, оно будет внесено в реестр и при этом построено на иностранных процессорах, утверждает он. Перевести всю инфраструктуру на отечественное оборудование нереально за короткий срок, уверен Покровский. Российская промышленность не готова сейчас обеспечить выполнение указа, заключает эксперт.

Ссылка: https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2020/11/01/845411-perehod-it-infrastrukturi?

Печать

Частицы сажи влияют на глобальное потепление сильнее, чем предполагалось ранее

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) впервые использовали моделирование на суперкомпьютере CSCS Piz Daint для изучения, как определённые механизмы старения частиц сажи в атмосфере влияют на формирование облаков. Результаты показывают, что влияние озона и серной кислоты на старение сажи изменяет образование облаков и, в конечном итоге, климат.

При сжигании древесины, нефтепродуктов или других органических материалов в атмосферу выделяются частицы сажи, состоящие в основном из углерода. Эта сажа считается вторым по значимости фактором антропогенного воздействия на климат после двуокиси углерода. В атмосфере или в виде отложений на поверхности снега и льда частицы сажи поглощают коротковолновое излучение Солнца и таким образом способствуют глобальному потеплению.

В атмосфере частицы сажи также косвенно влияют на климат, изменяя формирование, развитие и свойства облаков. Группа исследователей под руководством Ульрике Ломанн (Ulrike Lohmann), профессора Института атмосферы и климата ETH Zurich, впервые изучила, как два конкретных типа частиц сажи влияют на облака и, в свою очередь, на климат: с одной стороны, сажевые аэрозоли, старение которых обусловлено озоном, и, с другой, - серной кислотой.

Химический состав сажи меняет образование облаков

«До сих пор считалось, что эти два типа старения сажи мало влияют на образование облаков и климат», - говорит Дэвид Нойбауэр (David Neubauer), программист исследовательской группы Ломанн. Однако результаты моделирования, проведённого сейчас на суперкомпьютере CSCS Piz Daint, рисуют иную картину.

101

Когда частицы сажи соединяются с озоном или серной кислотой, их физические и химические свойства изменяются, пишут авторы в своём исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Geoscience. Частицы сажи, состаренные озоном, образуют ядра конденсации в нижних слоях атмосферы, помогающие формированию облаков. Однако в более высоких слоях атмосферы частицы сажи, состаренные серной кислотой, действуют как ядра льда и способствуют формированию перистых облаков.

Команда смоделировала, как по-разному стареющие частицы сажи влияют на формирование облаков и, следовательно, на климат с доиндустриальных времён до будущего. В этих расчётах развитие аэрозольных частиц интерактивно связано с физикой образования облаков. Это сложно и требует больше вычислительного времени, чем обычное моделирование климата.

Исследователи сделали чётко определённые допущения для своих расчётов, описав состояние старения частиц сажи в зависимости от температуры и концентрации озона. Оба фактора оказывают значительное влияние на старение: для быстрого старения сажи под действием озона его концентрация и температура должны быть высокими. Для способности сажи действовать как ледяные ядра при старении в серной кислоте решающую роль играет низкая температура.

Изменение образования облаков приводит к потеплению

Моделирование свойств сажи, подвергшейся озоновому старению, показывает, что когда содержание углекислого газа в атмосфере удваивается по сравнению с доиндустриальной эпохой, образуется меньше низких облаков. Изначально в результате озонового старения сажи образуется значительно больше облачных капель. Однако их высокая концентрация приводит к большему охлаждению верхней части облаков, вызывая подмешивание более сухого воздуха сверху. «Эти облака затем быстрее испаряются, особенно в более тёплом климате», - объясняет Ломанн. «В более тёплом климате смешанный воздух также имеет более низкую относительную влажность». Из-за более быстрого испарения остаётся меньше низколежащих облаков, а более коротковолновое излучение достигает Земли и согревает её.

С другой стороны, частицы сажи, состаренные серной кислотой, вызывают образование большего количества кристаллов льда и делают перистые облака оптически толще, то есть они менее проницаемы для излучения. Они простираются до тропопаузы, расположенной на высоте от 10 до 18 километров, а также дольше задерживаются в более высоких слоях атмосферы. В результате перистые облака поглощают больше длинноволнового теплового излучения, испускаемого Землёй, и позволяют меньшей его части уходить в космос. Эффект потепления перистых облаков усиливается и усугубляет глобальное потепление: когда содержание углекислого газа в атмосфере удваивается по сравнению с доиндустриальными временами, оба типа старения сажи совокупно приводят к увеличению глобального потепления на 0,4–0,5°C. В результате круговорот воды станет ещё больше интенсивным, а глобальное количество осадков ещё больше увеличится, пишут исследователи.

Будущие исследования, включающие учёт аэрозолей от лесных пожаров, авиационных или автомобильных двигателей и сочетающие полевые и лабораторные измерения с моделированием, могут дать ещё более чёткую картину эффекта сажевых аэрозолей. Они также могут помочь в разработке стратегий по сокращению выбросов. «Это принесет пользу не только климату и качеству воздуха, но и здоровью людей», - подчеркивает Нойбауэр.

Ссылка: https://phys.org/news/2020-10-soot-particles-global-previously-assumed.html

Печать