Atmospheric Chemistry and Physics: Декомпозиция эффективного радиационного воздействия антропогенных аэрозолей на основе моделей системы Земля CMIP6
Антропогенные аэрозоли играют важную роль в системе Земля-атмосфера, влияя на радиационный баланс Земли и осадки и, следовательно, на климат. Возмущение, вызванное изменениями антропогенных аэрозолей в энергетическом балансе Земли, количественно выражается эффективным радиационным воздействием (ERF). В этой работе современное коротковолновое, длинноволновое и суммарное ERF антропогенных аэрозолей количественно определяется с использованием двух различных наборов экспериментов с заданными температурами поверхности моря из моделей, участвующих в проекте CMIP6: (a) временное моделирование доиндустриальных возмущений с фиксированными температурами поверхности моря (piClim) и (б) историческое моделирование переходных процессов с изменяющимися во времени температурами поверхности моря (histSST) в течение исторического периода (1850–2014 гг.). ERF раскладывается на три компонента для обоих экспериментов: (a) ERFARI, представляющее взаимодействие аэрозоля с радиацией; (б) ERFACI, учитывающее взаимодействие аэрозоля и облаков (включая полупрямой эффект); и (в) ERFALB, обусловленное изменениями температуры, влажности и альбедо поверхности, вызванными антропогенными аэрозолями. Представлены пространственные закономерности в верхней части атмосферы и глобальные взвешенные средние значения поля, а также межмодельная изменчивость (одно стандартное отклонение) для всех компонентов коротковолнового, длинноволнового и суммарного ERF (ERFARI, ERFACI и ERFALB), а также для каждого эксперимента, использованного в этом исследовании. Кроме того, межмодельное согласие и надёжность полученных результатов оцениваются с использованием комплексного метода, используемого в Шестом оценочном отчёте МГЭИК. На основе экспериментов piClim суммарное современное (2014 г.) ERF от антропогенных аэрозольных выбросов и выбросов прекурсоров оценивается в -1,11 ± 0,26 Вт м-2, в основном из-за большого вклада ERFACI в глобальное среднее и межмодельную изменчивость. В экспериментах histSST за современный период (1995–2014 гг.) получены аналогичные результаты с глобальным средним суммарным аэрозольным ERF, равным -1,28 ± 0,37 Вт м-2, и доминирующим вкладом ERFACI. Пространственные закономерности суммарного ERF и его компонентов аналогичны как в экспериментах piClim, так и в экспериментах histSST. Кроме того, применяя новый подход к географическому определению движущего фактора ERF, авторы показали, что ERFACI доминирует на большей части Земли и что ERFALB преобладает в основном над полюсами, в то время как ERFARI доминирует над некоторыми отражающими поверхностями. Анализ межмодельной изменчивости суммарного ERF аэрозоля показывает, что коротковолновое ERFACI является основным источником неопределённости преимущественно над наземными регионами со значительными изменениями оптической толщины аэрозоля, при этом Восточная Азия вносит основной вклад в межмодельное распространение обоих ERFARI и ERFACI. Глобальные пространственные закономерности суммарного ERF и его компонентов из отдельных видов аэрозолей, таких как сульфаты, органический углерод (OC) и чёрный углерод (BC), также рассчитываются на основе экспериментов piClim. Суммарное ERF, вызванное сульфатами (piClim-SO2), оценивается в -1,11 ± 0,31 Вт м-2, а ERF органического углерода (piClim-OC) составляет -0,35 ± 0,21 Вт м-2, тогда как ERF, обусловленное чёрным углеродом (piClim-BC), составляет 0,19 ± 0,18 Вт м-2. Для экспериментов по возмущению сульфатов и органического углерода ERFACI доминирует над земным шаром, тогда как для экспериментов по возмущению чёрного углерода ERFARI преобладает над сушей в Северном полушарии и особенно в Арктике. Как правило, сульфаты доминируют в пространственных структурах ERF, оказывая сильно отрицательное влияние, особенно в промышленно развитых регионах Северного полушария, таких как Северная Америка, Европа, а также восточная и южная Азия. Анализ временной эволюции ERF за исторический период (1850–2014 гг.) показывает, что ERFACI явно доминирует над ERFARI и ERFALB в управлении общей временной эволюцией ERF. Более того, с середины 1980-х годов суммарное ERF стало меньшим по модулю отрицательным в восточной части Северной Америки, Западной и Центральной Европе, в то время как в восточной и южной Азии наблюдается устойчивый рост по модулю отрицательных значений ERF до 2014 года.
