Хлорфторуглероды (ХФУ) и другие галокарбоны давно известны тем, что вызывают появление озоновой дыры над Антарктикой, но многие из них также являются мощными парниковыми газами.

Спустя почти 100 лет после того, как ХФУ-12 (CF₂Cl₂, дихлордифторметан) был впервые коммерциализирован для использования в холодильных установках и установках для кондиционирования воздуха, и через несколько десятилетий после того, как его мировое производство было по существу прекращено, этот ХФУ по-прежнему вносит значительный вклад в потепление климата. Но насколько вредны для климата галокарбоны и их многочисленные газы-заменители? В недавней статье в Reviews of Geophysics сравнивается и количественно оценивается вклад сотен галокарбонов и родственных соединений этих газов в радиационный форсинг. Здесь предоставлена обновлённая информация об истории и важности галокарбонов для климата и окружающей среды.

Что такое галокарбоны и откуда они берутся?

Галокарбоны включают широкий спектр газов. Это соединения, содержащие только углерод и один или несколько галогенов, таких как фтор, хлор и бром. Галокарбоны - это в основном химические вещества, созданные руками человека, и за последнее столетие они использовались для многих целей, включая растворители, средства пожаротушения и хладагенты.

До 1930-х годов холодильники и системы кондиционирования воздуха использовались в основном в промышленности и использовали в качестве хладагентов ядовитые и токсичные газы, такие как NH₃, CH₃Cl и SO₂. Однако было признано, что для широкого использования в домашних условиях необходимы более безопасные хладагенты.

Томас Мидгли (Thomas Midgley), работавший в Frigidaire Corporation, дочерней компании General Motors, разработал ХФУ-12 в качестве хладагента, который был не только нетоксичным и негорючим, но также не имел запаха, вкуса, цвета, был химически инертен и недорогим!
ХФУ-12 быстро стал использоваться в холодильной промышленности и в сфере кондиционирования воздуха и нашёл много других применений, в частности, в качестве аэрозольного пропеллента и пенообразователя.

К началу 1970-х годов мировое производство ХФУ-12 экспоненциально выросло до более 400 тыс. т / год.

К сожалению, тогда, до середины 1970-х, ничего не было известно об экологических проблемах, связанных с выбросами ХФУ-12 и других ХФУ.
Воздействие на окружающую среду было признано в Монреальском протоколе по веществам, разрушающим озоновый слой (1987 г.), и в результате к 1990-м годам глобальное производство было практически прекращено. Однако ХФУ-12 по-прежнему остается самым распространённым галокарбоном в атмосфере.

Какое влияние на климат оказывают галоларбоны?

Наиболее широко известная проблема, связанная с выбросами галокарбонов, - это их способность разрушать стратосферный озон.

Озоновый слой защищает нас от опасного ультрафиолетового излучения Солнца, а истощение озонового слоя может привести к вредным последствиям, повышенному риску рака кожи, а также изменению климата.

Открытие, сделанное в 1970-х годах, что хлор- и бромсодержащие галокарбоны вызывают истощение озонового слоя, привело к присуждению Нобелевской премии по химии 1995 года Полу Крутцену, Марио Молине и Шервуду Роуленду (Paul Crutzen, Mario Molina, and Sherwood Rowland).

Однако еще одна серьёзная проблема, связанная с выбросами галокарбонов, заключается в том, что многие из них являются мощными парниковыми газами. Некоторые из них остаются в атмосфере в течение десятилетий и в тысячи раз более эффективны (на один килограмм выбросов) для нагрева Земли, чем CO2, хотя выбросы CO2 в результате деятельности человека намного больше, чем выбросы галокарбонов.

Хотя ХФУ в основном были заменены газами с низким или нулевым озоноразрушающим потенциалом, такими как гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) или гидрофторуглероды (ГФУ), многие из замещающих газов также являются сильными парниковыми газами.

Можно ли количественно оценить вклад галокарбонов в глобальное потепление?

Воздействие парникового газа на климатическую систему Земли обычно количественно определяется с точки зрения его радиационного воздействия (форсинга), представляющего собой суммарное изменение энергетического баланса Земли, вызванное изменением концентрации газа в атмосфере.

Принимая во внимание исторические изменения в содержании различных газов в атмосфере, обнаруживается, что современный радиационный форсинг галокарбонов и родственных соединений составляет около 18% от текущего форсинга CO2.

 

Однако, чтобы иметь возможность сравнивать эффективность парниковых газов, радиационный форсинг необходимо рассчитывать при небольшом увеличении его концентрации в атмосфере. В вышеупомянутой статье расчёт этой так называемой радиационной эффективности был расширен примерно до 600 различных газов, включая многие галокарбоны.

Были разработаны различные метрики, также учитывающие время жизни газа в атмосфере и сравнивающие влияние выбросов различных газов на климат.

Наиболее часто используемый показатель в политических нормах, хотя и является предметом дискуссий, - это потенциал глобального потепления (ПГП) на 100-летний период времени. Значения ПГП приводятся и регулярно обновляются во всех оценочных отчётах МГЭИК с момента их первого отчёта в 1990 году, а также в научных оценках разрушения озонового слоя ВМО.

 

Например, 100-летнее значение ПГП (GWP) для ХФУ-12 составляет почти 12000, из чего следует, что в рамках этой метрики ХФУ-12 оказывает влияние на климат почти в 12000 раз большее, чем CO2 на килограмм выбрасываемого газа.

Какие изменения могли бы внести политики, чтобы уменьшить воздействие галокарбонов на климат?

Во-первых, надо сказать, что многое уже сделано. Монреальский протокол имел большой успех, поскольку он привел к поэтапному отказу от ХФУ и других озоноразрушающих газов. Как следствие, озоновый слой начал медленно восстанавливаться. Интересно, что Монреальский протокол принес больше пользы для климата, чем Киотский протокол, который был разработан для ослабления глобального потепления.

Одной из основных проблем в настоящее время является рост концентраций некоторых замещающих соединений с высокими значениями ПГП, таких как некоторые ГФУ. Кигалийская поправка 2016 г. к Монреальскому протоколу включает меры контроля за выбросами ГФУ, но, учитывая большое число газов и постоянную разработку новых соединений, директивные органы должны обеспечить тщательный мониторинг атмосферных концентраций важных газов и принятие эффективных мер, чтобы ограничить выбросы сильных парниковых газов. Хорошая сеть наблюдений важна для обнаружения и понимания любого неожиданного увеличения выбросов запрещенных соединений, такого как недавние выбросы ХФУ-11 из Китая, способные привести к дополнительному потеплению и задержке восстановления озонового слоя.

Также важно подчеркнуть, что эти газы влияют на климат только в том случае, если они утекают из системы, в которой они используются (например, из холодильных установок и установок кондиционирования воздуха в автомобилях и зданиях), либо во время их использования, либо после вывода из эксплуатации. Таким образом, лица, определяющие политику, и производители могут работать вместе, чтобы минимизировать утечку и улавливать газы в конце срока службы продукта.

Какие из нерешенных вопросов требуют дополнительных исследований, данных или моделирования?

Одна из потребностей в дополнительных исследованиях - это достижение лучшего понимания, как галокарбоны влияют на различные части климатической системы. Новое определение радиационного форсинга, называемое «эффективный радиационный форсинг» (ERF), включает так называемые быстрые корректировки - быстрые изменения, например, в температуре атмосферы, водяном паре и облачности.

Количественная оценка этих процессов и, следовательно, ERF, позволяет лучше понять, как газ влияет на температуру поверхности. Проблема заключается в том, что ERF требует дорогостоящих вычислений для каждого газа с использованием глобальных климатических моделей, но аналогичные количественные оценки недавно были сделаны для других основных факторов климата, таких как CO2 и метан.

Другая проблема заключается в том, что для многих газов отсутствуют лабораторные измерения характеристик поглощения газа, являющиеся ключевыми данными для расчётов радиационного форсинга. Хотя вычислительные методы определения характеристик поглощения существуют и иногда предоставляются для сотен газов, они имеют гораздо большую неопределённость, чем традиционные лабораторные измерения. Необходимы исследования для повышения точности вычислительных методов и расширения и уточнения базы данных лабораторных измерений.

Ссылка: https://eos.org/editors-vox/halocarbons-what-are-they-and-why-are-they-important

Колебания числа пятен на диске Солнца — самое заметное проявление цикла активности светила. Сами пятна люди замечали с древности, астрономы начали их регулярно наблюдать в XVI веке, но только в 1843 году Рудольф Вольф открыл 11-летний цикл. Он смог восстановить эту циклическую последовательность до середины XVIII века, до 1749 года, когда начался цикл, которому был присвоен номер 1.

Появление пятен — зон с очень сильными магнитными полями, которые выглядят более темными — связано с «горизонтальной» компонентой солнечного магнитного поля. Помимо дипольного поля, похожего на земное, у Солнца есть горизонтальная компонента поля, которая появляется из-за разной скорости вращения внешних и внутренних слоев. Когда внешние опережают внутренние, они тянут за собой силовые линии магнитного поля, формируя горизонтальную компоненту. В зонах, где трубки этого поля выходят на поверхность, и возникают солнечные пятна.

Большое количество солнечных пятен сопровождается другими проявлениями солнечной активности: рентгеновскими вспышками, корональными выбросами массы, корональными дырами. Эти явления приводят к возмущениям в солнечном ветре, что в свою очередь влияет на магнитное поле Земли, порождая геомагнитные бури и полярные сияния.

В периоды, когда пятен мало или вовсе нет — во время минимума солнечного активности, — все эти события сходят на нет.

Затем пятна появляются снова, активность начинает расти, но это уже пятна нового солнечного цикла — они имеют противоположную магнитную полярность и возникают ближе к полюсам, а затем, по мере «старения» цикла, опускаются все ниже к экватору.

В 2018 году начался минимум солнечной активности, когда неделями на Солнце не появлялось ни одного пятна, а в феврале 2019 года уровень коротковолнового излучения светила уменьшился примерно в 100 раз и упал ниже порога чувствительности приборов. Сообщения о пятнах нового цикла появлялись не один раз, но теперь эксперты NASA и NOAA пришли к выводу, что минимум был пройден в декабре 2019 года, и теперь начнется рост (хотя прямо сейчас диск Солнца абсолютно чист).

Ученые прогнозируют, что максимума активности Солнце достигнет в июле 2025 года, и этот максимум будет примерно таким же, как во время прошедшего 24-го цикла — впрочем, минувший цикл был заметно ниже предыдущих.

NASA подчеркивает, что прогноз солнечной активности критически важен для миссий к Луне в рамках программы «Артемида», запланированных на ближайшее десятилетие. Дело в том, что высокая солнечная активность может, с одной стороны, защитить космонавтов от крайне опасных галактических частиц высоких энергий, но с другой стороны — мощные рентгеновские вспышки на Солнце тоже весьма опасны для путешествующих за пределы низкой околоземной орбиты.

Ссыкла: https://news.mail.ru/society/43378939/?frommail=10

Международная комиссия по озону выпустила пресс-релиз к 33-ей годовщине Монреальского протокола. В нём сообщается об успехах и нерешённых проблемах в понимании восстановления озонового слоя.

16 сентября - Международный день сохранения озонового слоя, отмечающий годовщину принятия в 1987 году Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой. Монреальский протокол - это глобально ратифицированный договор, контролирующий производство и использование озоноразрушающих веществ и многих их заменителей.

Тема Международного дня охраны озонового слоя 16 сентября 2020 года: «Озон для жизни: 35 лет защиты озонового слоя». Этот 35-летний период знаменует собой принятие Венской конвенции об охране озонового слоя. Конвенция требует проведения всесторонних исследований озоносферы для понимания и наблюдения за критически важным озоновым слоем Земли. Значительные аномалии озона в Антарктике и Арктике в период 2019-2020 гг. продемонстрировали необходимость текущих измерений и связанных с ними исследований.

Озоновая дыра в Антарктике в сентябре-октябре 2019 года была относительно небольшой по сравнению с очень большими и глубокими озоновыми дырами, наблюдавшимися в период 1990-2010 гг. Озоновая дыра возникает каждый год с начала 1980-х годов и обусловлена высокими уровнями антропогенных озоноразрушающих веществ в нашей атмосфере. Их концентрации всё ещё достаточно высоки, чтобы вызвать серьёзное разрушение озона весной, а постепенное сокращение озоноразрушающих веществ способствует повышению уровня содержания озона в Антарктике. Однако основной причиной «слабой» дыры 2019 года были очень активные метеорологические условия в период с августа по сентябрь 2019 года по сравнению с предыдущими годами. Именно они привели к преждевременному прекращению разрушения озонового слоя. Происхождение этой аномальной метеорологии - тема постоянных исследований.

Напротив, истощение озонового слоя в Арктике, которое в целом намного слабее его антарктического аналога, было особенно серьёзным весной 2020 года. Это истощение было вызвано сочетанием факторов, возникшим в первую очередь из-за необычно слабых погодных явлений в стратосфере в период с декабря по март по сравнению со всеми предыдущими годами. Обычно воздушные массы, богатые озоном, проникают в Арктику, преодолевая полярный вихрь. Однако необычайно сильный и холодный арктический полярный вихрь зимой 2019-2020 годов стал причиной отсутствия переноса озона из южных широт. Сочетание продолжительных низких температур (что способствует усилению разрушения озона) и отсутствия переноса озона вызвали это редкое крупное разрушение озонового слоя в Арктике.

Общие уровни озоноразрушающих веществ в атмосфере продолжают снижаться во всём мире согласно выводам Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2018, хотя снижение концентрации ХФУ-11, одного из основных озоноразрушающих веществ, в последние годы замедлилось. Сокращение содержания озоноразрушающих веществ в атмосфере в течение 20 лет способствует улучшению состояния озонового слоя. Без измерений и научного анализа замедление снижения концентрации ХФУ-11 не было бы обнаружено.

Наша способность отслеживать состояние озоносферы в значительной степени зависит от спутниковых, аэростатных и наземных систем наблюдения. Поддержание и развитие всесторонних наблюдений жизненно важно для улучшения нашего понимания взаимосвязей между изменением климата и истощением озонового слоя, для исследований восстановления озонового слоя и для исследования потенциальных будущих воздействий на озоновый слой. События 2019-2020 гг. в сочетании с празднованием 35-летия Венской конвенции дают нам повод вспомнить статью 3 Конвенции: «Стороны обязуются продвигать или учредить ... совместные или дополнительные программы для систематического наблюдения за состоянием озонового слоя и других соответствующих параметров». Предвидение Венской конвенции позволяет учёным внимательно следить и понимать изменение нашего озонового слоя.

В связи с нынешней пандемией COVID-19, четырёхгодичный симпозиум по озону, который должен был состояться в Сеуле, Южная Корея, 5-9 октября 2020 года, был перенесен на 2021 год на тот же период.

Ссылка: http://www.io3c.org/

Директор института мерзлотоведения РАН Александр Федоров. © Фото : Евгения Жуланова

Многолетняя мерзлота в ближайшие десять лет станет главной темой исследований Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Из-за глобального потепления мерзлота начала таять. Около 60 % территории России находится в зоне многолетней мерзлоты. Почему мерзлота тает, к чему это приведет, почему сваи не спасают дома от разрушения и когда появится система мониторинга мерзлоты, рассказал корреспонденту РИА Новости Наталье Парамоновой директор Института мерзлотоведения РАН Александр Федоров.

— ЧП в Норильске и разговоры о том, что северная инфраструктура в России в опасности из-за разрушения мерзлоты, сделали тему популярной. Мы уже поняли, что вечной мерзлоту называть нельзя, что она многолетняя. Насколько можно считать мерзлоту единообразной субстанцией?

— Люди думают, что мерзлота это такой лежащий столетиями кусок льда, хотя на самом деле российские ученые — а мы лидеры в области изучения мерзлоты — различают множество типов мерзлых грунтов. Они подразделяются по содержанию льда (льдистости), по температуре, по ландшафтам, где они расположены. В 1991 году мы выделяли 71 тип мерзлых грунтов, а в настоящее время разработали определитель для 145 типов мерзлоты.

— Типов мерзлоты стало вдвое больше? Так повлиял процесс изменения климата?

— Нет, дело в изменении методики исследования. Первая классификация была сделана на основе дешифрирования космоснимков в 1987 году, еще четыре года ушло на подготовку публикации. Современная карта мерзлоты составлена с помощью новых средств дешифровки снимков, и, конечно, она намного точнее. В 1987 году мы использовали только снимки, полученные системой "метеор-природа", а потом появилась возможность использовать снимки зарубежных спутников. Мы ориентируемся на ландшафт на космоснимках и по нему определяем, какой тип мерзлоты. Большая часть территории Якутии занята вечной мерзлотой. Якутск стоит на таких грунтах. Мерзлоты нет под озерами, под Леной, под реками. Когда люди не живут здесь, им, конечно, кажется, что мерзлота она одна, но местные знают, что это совсем по-другому.

— То есть каждый житель Якутии знает типы мерзлоты?

— Я не могу утверждать про каждого жителя, но, например, динамика деградации, то есть разрушения мерзлоты, имеет якутские названия. Мерзлота — это основа жизни людей в Якутии, поэтому их названия легли в основу классификации. То есть идет таяние термокарстовых ландшафтов, как мы говорим по-научному. Конечный результат этого таяния — образование аласов, по-якутски это означает "круглое поле". Алас — уникальная форма рельефа. Он представляет собой луговую котловину обычно с озером. Алас — основа земледелия у якутов, место где пасется скот, поэтому связь быта и мерзлоты очевидна.

Однако до того, как появится алас, мерзлота проходит несколько этапов таяния. Сначала возникают полигоны — быллар, когда лед подтаивает и земля проваливается, а потом идет общая просадка (человек ее замечает) — это иэйэ, потом дюедя, а когда процесс таяния усилится и склоны уже не держатся, идет обрушение склонов — тымпы, затем вода испаряется и остается остаточное озеро в аласе. Аласы могут быть от нескольких десятков метров в диаметре до нескольких километров. Изначально названия термокарстовых форм рельефа были якутские, а потом на международном уровне их поменяют. Так было с почвой. Россия — это же родина почвоведения, Василий Докучаев начал изучать почву. Названия были русскими, потом их сменили на международные. Основы мерзлотоведения тоже заложил наш соотечественник — Михаил Иванович Сумгин.

Процесс таяния многолетней мерзлоты на станция наблюдения за мерзлотой Юкэчи. © Фото : институт мерзлотоведения РАН

— IPCC заявил, что мерзлота будет темой следующего международного доклада. Насколько активно иностранные ученые работают в Якутии и почему мерзлота стала такой важной темой?

— Вечная мерзлота занимает 25 % суши на Земле, и это очень большая проблема. Когда пойдет активная деградация, начнется освобождение органики, там ее очень много. Органика попадает в круглогодичные положительные температуры, и бактерии начинают свою работу. При этом метан и углекислый газ вылетают в атмосферу. Заинтересованность мирового сообщества в том, чтобы парниковый эффект не был таким сильным. Если сейчас опасность исходит от антропогенных выбросов в атмосферу: автомобили, электростанции и тому подобное, то когда выбросы будут сопровождать таяние мерзлоты, масштаб будет многократно больше. Сейчас очень много ученых подключились к работе по изучению мерзлоты. Эта работа идет по всему миру: в России, в Канаде, в Китае — в Тибете. У нас в Якутии работают ученые из многих стран мира. Я должен сказать, что благодаря иностранным грантам в 90-е годы мы не прекратили полевые работы.

— Большая часть территории Якутии расположена на мерзлоте, где происходят самые сильные изменения в связи с потеплением?

— Сильные изменения происходят везде. Мы составили карту, где обозначили районы Якутии, которые сильнее других пострадают от потепления и антропогенного влияния. Видите, около 60% Якутии в этой красной зоне: чем севернее, тем больше красного. Но это такая абстрактная карта, а давайте посмотрим, как это выглядит. Вот космический снимок поверхности земли в аэропорту в одном из поселков. Видите, на нем бугорки. Как будто опустилась земля, а кочки остались. Это произошло протаивание вечной мерзлоты, и она действительно осела. С высоты эту ситуацию хорошо видно — когда протаивание становится больше, площади таких бугристых поверхностей тоже увеличиваются.

Такое явление отмечалось всегда, но до 90-х годов это было редко и связано со случайным вскрытием слоя мерзлоты при техногенном воздействии, допустим, убрали грунт и мерзлота начала таять. Но после 90-х годов деградация мерзлых грунтов стала очень частым явлением.

Обычно ко мне приезжают иностранцы и просят показать, где же тает мерзлота и как это выглядит. Я отправляю их в поселок Чурапча. Там зафиксированы сотни точек деградации мерзлоты. Снимки показывают, как в реальном времени меняется структура мерзлоты. У нас есть научный полигон по изучению мерзлоты вблизи села Беке. На примере фотографий этой местности с 1993 года по настоящее время видно, как небольшие проталины превратились в озеро. Скорость просадок на термокарстовых понижениях достигает 10-14 сантиметров в год.

— Есть ответ, что же привело к такому стремительному таянию мерзлоты?

— На таяние мерзлоты влияет масса процессов. Повышение температуры воздуха, увеличение мощности снежного покрова, количество лесных пожаров, антропогенное влияние. Сейчас кажется, что очень много этих факторов объединилось, поэтому тает так быстро. Во время пожаров прогревается верхний слой почвы и мерзлота подвергается стрессу. Когда идет восстановление леса, то это может сохранить мерзлоту, а без этого воздействие солнца усиливается. Если после очень теплого лета будет снежная зима, то опять же снег будет одеялом укрывать мерзлоту и не давать ей промерзать, что приводит к ее разрушению.

Разрез Батагайского провала, где видны мерзлые грунты. © Фото : Евгения Жуланова

Смотрим на карту Верхоянья, где лет пять назад произошел природный пожар. Смотрим на это место на снимке из космоса. Видим, что там уже проталины. Рядом с Верхоянском расположен поселок Батагай. Батагай — ворота северной Якутии, здесь расположен аэропорт. Так вот, в 60-е годы рядом с Батагаем обнаружили небольшое разрушение мерзлоты, а сейчас там огромный провал. Был вырублен участок тайги для нужд поселка, и пострадал верхний слой почвы на небольшом участке земли, мерзлота стала подвергаться воздействию солнечных лучей и температуры, начался процесс деградации. Так образовалась Батагайская котловина или кратер, еще его называют Батагайка. Батагайка — самая крупная мерзлотная котловина в мире, и процесс ее разрушения еще не закончен.

Батагайский провал - одно из проявлений таяния многолетней мерзлоты. © Фото : Евгения Жуланов

Любое нарушение мерзлоты приводит к ее деградации. Например, в этом году было нашествие шелкопряда в Якутии, лес вырубали или он погиб — это тоже приведет к деградации мерзлоты. Человек очень сильно ускоряет процесс таяния. Пока растет лес и работает природная система, то она сама себя сохраняет. Когда мы вмешиваемся, баланс нарушается.

— Ваши коллеги подсчитали, что 60 % арктической инфраструктуры находится под угрозой разрушения, в том числе и дома. Но дома в Якутске на сваях, почему они могут разрушиться?

— Одно дело, когда сваи стоят в мерзлом грунте, а другое, когда появляется талая вода. Несущая способность при этом теряется. Сваи не всегда опираются в скалу. Так строили в Норильске и Воркуте, а в Якутии совсем нет, здесь можно скалу не найти, она слишком глубоко. Раньше строили на сваях 8 метров, потом 12, теперь — 18. Дома стоят на сваях над грунтом, поэтому зимой земля под домами промерзает и мерзлота сохраняется. Но в 90-е годы было много утечек воды, и это гибельно для домов. Протекшая вода разрушает мерзлоту. Я должен сказать, что именно вода — самая большая угроза для мерзлоты. Она ее разрушает.

Проседание дома из-за таяния многолетней мерзлоты в Якутске. © Фото : Евгения Жуланова

Потеря несущей способности может привести к более активному разрушению мерзлоты и необходимости переноса города. Рядом с Якутском есть плато, там юрские пески и песчаники. Было бы здорово, если бы город стали строить там. Но тогда, когда строили город, никто не думал, что он станет таким большим. Но я не считаю, что в Якутске критически опасная ситуация. Если нормы строительства и эксплуатации соблюдать, то все будет нормально. Есть более опасные места, где подземный лед занимает 90% и его таяние крайне опасно. Так мы возвращаемся к "красным" участкам на нашей карте. Почему так получилось, что основное местное население и поселки находятся в "красных" зонах? Потому что якуты жили по аласам, там разводили скот. Поселки разрослись, а в аласе никто не даст построить дом — это луга и пастбища, поэтому строили на межаласье. Там начали рубить и строить, что и привело к деградации многолетней мерзлоты.

— После ЧП в Норильске стали активно говорить о создании единой системы мониторинга мерзлоты. Какие сейчас есть системы и что будет?

— Как мониторить мерзлоту, известно. У нас есть опытные полигоны, у Росгидромета на метеостанциях тоже есть системы измерения. Мы следим за состоянием мерзлоты, ее температурой. Сейчас эту систему хотят обновить, создать единую систему. Это будут делать наш институт, МГУ, МГРИ, Институт криосферы СО РАН. Эти институты объединились, и сейчас мы разрабатываем программу.

Измерение температуры почвы на метеостанции в Верхоянске. © Фото : Евгения Жуланова

В разных регионах будут системы мониторинга. Будут большие полигоны для наблюдений, а внутри них будут находиться небольшие станции наблюдения. На станциях будет оборудование для мерзлотных наблюдений. Если давать оптимистический прогноз, то в пределах трех-пяти лет (одобрят программу, начнется финансирование) система заработает. Система создается под эгидой министерства Арктики и Дальнего Востока.

— Что даст такая система?

— Сейчас то, что происходит с мерзлотой, волнует только ученых. Расчеты и научные работы ведут они. Я бы сказал, что производственники часто и не интересуются. У крупных компаний, работающих в условиях мерзлоты, есть свои институты и исследовательские центры. Они находятся в зависимости от компаний, а компании не хотят лишних затрат, предпочитают не отражать в отчетности какие-то критические моменты. Я не хочу сказать, что они не предпринимают меры, но независимой научной экспертизы нет, что, мне кажется, неверно. Независимых наблюдателей не пускают. Например, попасть близко к газопроводам или нефтепроводам нельзя, так же как нельзя попасть на объекты "Алросы". Мне кажется, что это связано с тем, что на перспективы никто не смотрит. Любые исследования или вложения вдолгую считаются невыгодными.

Ссылка: https://ria.ru/20200914/klimat-1577103434.html

Ледники Пайн-Айленд и Туэйтс в заливе моря Амундсена - одни из самых быстро меняющихся «выходных» ледников в Антарктиде. Тем не менее, прогнозирование вклада этих ледников в будущее повышение уровня моря остаётся существенно неопределённым. Авторы использовали спутниковые снимки, чтобы показать развитие зон повреждения с трещинами и открытыми разрывами на этих шельфовых ледниках. Такие зоны повреждения являются первыми признаками их структурного ослабления, поскольку создают предпосылки для разрушения шельфовых ледников. Результаты моделирования, включившие в себя механизм повреждения, подчёркивают важность ущерба для стабильности шельфового ледника, отступления линии налегания и вклада Антарктиды в будущий подъём уровня моря. Более того, они подчёркивают необходимость включения процессов таких повреждений в модели для улучшения прогнозов повышения уровня моря.

Ледники Пайн-Айленд и Туэйтс в заливе моря Амундсена являются одними из наиболее быстро меняющихся «выходных» ледников в Западной Антарктиде, и это серьёзно сказывается на глобальном уровне моря. Тем не менее, оценка того, насколько и как быстро оба ледника ослабнут, если эти изменения продолжатся, остаётся очень неопределённой, поскольку многие процессы, контролирующие это ослабление шельфовых ледников и отступление линии налегания, ещё недостаточно изучены. Авторы скомбинировали спутниковые снимки из нескольких источников с моделированием для выявления быстрого развития зон повреждения в зонах сдвига шельфовых ледников Пайн-Айленд и Туэйтс. Эти зоны повреждения состоят из участков с сильными трещинами и открытых разломов и представляют собой первые признаки того, что зоны сдвига обоих шельфовых ледников структурно ослабли за последнее десятилетие. Более того, идеализированные результаты модели показывают, что повреждение инициирует процесс обратной связи, при котором первоначальное ослабление шельфовых ледников вызывает развитие повреждений в их зонах сдвига, провоцирующее дальнейшие ускорение, сдвиг и ослабление, и, как следствие, появление дополнительных повреждений. Эта обратная связь потенциально создаёт предпосылки для разрушения шельфовых ледников и усиливает отступление линии налегания. Результаты исследования показывают, что процессы вышеупомянутой обратной связи являются ключом к будущей стабильности шельфовых ледников, отступлению линии налегания и влиянию Антарктики на подъём уровня моря. Более того, они подчёркивают необходимость включения процессов этой обратной связи, в настоящее время не учитываемых в большинстве моделей ледникового покрова, для улучшения прогнозов повышения уровня моря.

Ссылка: https://www.pnas.org/content/early/2020/09/08/1912890117

Арктика быстро теплеет, и при этом её морской лёд, океан и суша испытывают огромные изменения. Отсутствие долгосрочных научных наблюдений затрудняет ответ на вопрос, представляют ли эти изменения статистически «новый арктический» климат. Авторы использовали пять больших ансамблей моделей из CMIP5, чтобы показать, как Арктика выходит из преимущественно замороженного состояния, а также оценить природу и сроки появления нового арктического климата, выраженного в эволюции в морском льду, температуре воздуха и фазе осадков (дождь вместо снега). Результаты показывают, что новый арктический климат уже сформировался в морском льду. Отклик температуры воздуха появится в соответствии со сценарием RCP8.5 в начале-середине XXI века, после чего последуют фазовые изменения осадков. Несмотря на их различия, эти модели демонстрируют поразительное сходство в проявлении антропогенного сигнала на фоне «шума» собственной изменчивости перечисленных характеристик.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-020-0892-z

Недавно разработанная тысячелетняя хронология δ¹³C из годичных колец сибирской лиственницы позволяет реконструировать летние (июльские) изменения дефицита давления водяного пара в условиях ограниченных изменений температуры окружающей среды. Дефицит давления водяного пара недавно увеличился, но ещё не превышает максимальных значений, соответствующих, согласно реконструкции, времени Средневековой тёплой аномалии. Наиболее влажные условия на Сибирском Севере были зафиксированы в период раннего средневековья и в период малого ледникового периода. Увеличение дефицита давления водяного пара при повышенной температуре воздуха влияет на гидрологию этих уязвимых экосистем за счёт увеличения скорости эвапотранспирации (суммарного количества влаги, удаляемой в результате испарения и транспирации). Дальнейшее увеличение дефицита давления водяного пара существенно повлияет на сибирские леса, что, скорее всего, приведёт к засухе и гибели лесов даже при дополнительном доступе талой воды многолетней мерзлоты. Сибирские лесные экосистемы нуждаются в стратегиях адаптации, чтобы защитить их в условиях потепления.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-020-71656-w.pdf

Помните, как через пару месяцев с начала пандемии COVID-19 все радовались, что сокращаются выбросы парниковых газов, что очистился воздух и реки, что стало слышно пение птиц? Но, как пишут авторы нового доклада , подготовленного целым рядом организаций, «затишье» во время пандемии не оказало значительного влияния на климат, а постепенное возвращение к «нормальной» жизни грозит ускорить процесс климатических изменений. Елена Вапничная поговорила с заместителем Генерального директора Всемирной метеорологической организации Еленой Манаенковой (аудио-версию интервью можно послушать здесь).

Елена Маненкоева - о пандемии и изменении климата. Фото ООН

ЕМ: Я очень рада, что этот доклад вышел. Это второй ежегодный доклад. Первый ООН выпустила в прошлом году. Я рада, потому что приложила много усилий к тому, чтобы он вообще состоялся. В нашем мире очень важно, чтобы и правительства, и простые люди имели источник надежной информации об изменении климата. Наша организация является профильной по вопросам климата, по науке. И мы рады, что собрали вместе объединенный доклад ключевых международных организаций. Этот доклад не является каким-то новым исследованием. Он является консолидированным, самым свежим взглядом на то, что основные организации, которые этой проблемой занимаются, могут сегодня сказать, что мы видим, что мы понимаем.

ЕВ: И в то же время, это все равно очень необычный доклад, учитывая то, в какой ситуации мы сегодня живем, да?

ЕМ: Совершенно верно. Этот год – беспрецедентный во всех отношениях. В первые полгода пандемия затронула практически все страны, столько людей на планете потеряли возможность вести нормальный образ жизни, экономика в упадке. Конечно, было своего рода вдохновение, что, может быть, это поможет нам с климатом. Но мы регулярно ведем наблюдения, и что мы видим? Карантинные меры, которые были приняты в ряде стран, конечно, снизили выбросы. Но цифры показывают, что это снижение – от 4 до 7 процентов. Всего!

Как только карантинные меры закончились, эти выбросы практически восстанавливаются до уровней, которые были всегда. То есть мы возвращаемся к обычному сценарию. 4-7 процентов снижения эмиссий в этом полугодии по отношению к прошлому году в общем контексте в конце года дадут нам максимум одну или две десятых доли частей на миллион. То есть это снижение практически не даст серьезного эффекта. Генеральный секретарь говорит об этом в своем вступлении к докладу. Важно понимать, что такие короткие резкие меры могут привести к снижению, но они, к сожалению, не являются устойчивыми – все возвращается. С такими мерами мы не придем к 1,5 или 2 градусам [предельного повышения средней температуры - прим.ред.], как требует Парижское соглашение, в нужное время. Нам необходимы более устойчивые меры.

Второй важный момент здесь - то, что мы можем это сделать. Сейчас экономики выходят из карантина, из глобальной пандемии, восстанавливаются экономические процессы. У нас, действительно, появился реальный шанс, чтобы это восстановление учитывало меры по защите климата и уже закладывало на более долгую перспективу такие решения, которые могли бы нас привести к нужному сценарию.

ЕВ: Вы говорили о том, как пандемия повлияла на нашу жизнь, никто с этим не поспорит, все ощутили это на себе. А как сказалась пандемия на науке, в частности, на науке в области изменения климата. Как я понимаю, тут тоже есть очень негативные моменты?

ЕМ: С первых дней пандемии и карантинных мер мы стали наблюдать снижение объема данных наблюдений, которые нам нужны, как воздух, как вода в наших научных исследованиях. Без них ни прогнозы, ни научные оценки толково сделаны быть не могут. Мы стали наблюдать снижение данных в основном в двух направлениях. Во-первых, авиация на некоторое время прекратила полеты – на 90 процентов сократились международные полеты. А все коммерческие самолеты всех компаний на своем борту несут приборы, которые нам жизненно необходимы для глобальных моделей прогнозов. То есть скачок таких наблюдений вниз явно не помогает нам улучшить качество прогнозов.

Второй негативный элемент – это то, что многие станции наблюдений, на которые мы рассчитываем, а их десятки тысяч по всем странам мира, не автоматизированы. Для снятия показателей необходимо, чтобы наблюдатель физически подошел к станции и сделал измерения. А когда в некоторых странах приняли жесткие карантинные меры, эти наблюдения стали прекращаться. Третий момент не относится к наблюдениям, но касается качества прогнозов, потому что стихийные бедствия никуда не делись, несмотря на пандемию. Сколько всего произошло за первое полугодие: и волны жары, и пожары, и наводнения, и тропические циклоны – все это продолжается. Это сильно осложняет и меры по эвакуации и защите населения. Ну и с нашей точки зрения, для того, чтобы продолжать производить точные прогнозы, нам необходимо, чтобы у нас функционировали все центры. А когда во время пандемии климатологи и метеорологи находятся дома, у них не всегда есть возможность получить доступ к нужной информации, как они бы это сделали в центре наблюдений. Все эти моменты могут быть урегулированы в будущем, конечно, но отсутствие наблюдений с самолетов над океанами, например, создает нам трудности.

В ВМО считают, что в связи с изменением климата масштабные стихийные бедствия станут еще более частым явлением. Фото НАСА

ЕВ: Я так понимаю, что и с датчиков, которые расположены на дне океана, тоже надо данные снимать, показания…

ЕМ: Совершенно верно. Наблюдения за океаном тоже пострадали во время пандемии и карантинных мер. Так же, как и гражданская авиация, различные корабли, торговые суда, которые пересекают океаны, соответственно, предоставляют информацию. А перевозки сократились. Наша зависимость от гражданской авиации, от судов и определенных приборов, которые могут только физически быть поставлены, очень велика.

ЕВ: Вы сказали, и многие говорят о том, что этот кризис дает возможность перестроить нашу жизнь. Но столько уже было моментов, когда человечество могло бы свернуть с пагубного пути, но этого не происходило, как правило. Насколько оптимистически Вы смотрите на то, что что-то изменится в этот раз? Не опасаетесь ли Вы, что истосковавшиеся по свободе люди не бросятся ездить, летать, когда станет можно, что экономика, которая действительно разрушена, возобновится и все вернется на круги своя, если не станет хуже?

ЕМ: Я полагаю, что во время кризиса - достаточно затяжного, как сейчас - у людей появляется возможность переосмыслить ценности. Что касается нашей с Вами работы, мы - международные агентства, мы занимаемся координацией научной деятельности со странами. Казалось бы, теперь нельзя проводить совещания, и все пропало… Ничего не пропало! У нас количество контактов и работы между экспертами в разных странах увеличилось в десятки раз. У нас количество студентов, которые получили образование по нашему направлению, увеличилось в 12 раз за этот период! Только потому, что они перестали ждать, когда их пригласят на образовательную программу, на сессию, а стали искать программы удаленного обучения, которых имеется большое количество. Это на, так сказать, жизненном уровне.

Этот отчет пытается донести до людей, кроме того, что строгие меры имеют эффект, что эффект не будет долгосрочным, если меры проводить в течение нескольких месяцев, а потом возвращаться на круги своя. Это не годится. Этот отчет пытается показать, что еще происходит на планете, что будет влиять на людей, что уже влияет на людей. Все знают, что Всемирная метеорологическая организация всегда и везде говорит о стихийных бедствиях, об экстремальных погодных и климатических явлениях, о наводнениях, о штормах и так далее. Мы бы хотели, чтобы люди не только прислушались к этому, но и почувствовали, как это может отразиться на их экономической деятельности, на их собственной жизни.

В данном отчете приводятся буквально несколько примеров, которые являются краеугольными в климатической системе: вода, криосфера [зоны нашей планеты, покрытые льдом – прим. ред.], океан. Как это влияет на людей, почему? Океан: пару лет назад, совсем недавно, Межправительственная группа по изменению климата выпустила специальный отчет «Оценка состояния океана и криосферы и изменение климата». Я не буду углубляться в детали, лишь назову два примера. Во-первых, уровень океана поднимался и продолжает подниматься с нарастающей скоростью, потому что тают ледники, тают шельфовые льды в Антарктиде и в Гренландии. Этот уровень будет продолжать подниматься еще очень долго. Какие бы меры мы ни приняли по изменению выбросов в атмосферу, парниковые газы, которые мы уже накопили в атмосфере, продолжат оказывать воздействие на таяние льдов еще очень много десятилетий – до конца столетия. Это уже никуда от нас не денется.

Государство Тувалу в Тихом океане в первую очередь пострадает от повышения уровня моря, связанного с изменением климата. Фото ПРООН/А.Русек

Как это влияет не людей, на жизнь? Да очень просто. В прибрежных областях стихийные природные климатические явления всегда были очень разрушительными. Это и циклоны, и наводнения. С подъемом уровня океана риски эти возрастают многократно. Чем больше мы еще будем ускорять подъем уровня океана, тем больше у нас будет проблем и рисков на прибрежных территориях. Вторая тема отчета – это вода и криосфера. Вода – это жизнь. Что происходит при изменении климата? Тают ледники – поступление воды в источники питьевой воды для практически половины населения мира будет сокращаться. Об этом надо думать сейчас, а не через 10-15 лет, когда реки обмелеют, а озера перестанут быть полноводными.

ЕВ: Я, от лица обывателей, хотела бы уточнить: если ледники тают, то, казалось бы, питьевой воды должно становиться больше?

ЕМ: Ее больше в то время, пока они тают. Но новые ледники не нарастают. Протяженность ледников сокращается с «космической» скоростью. Мы наблюдаем это практически ежедневно, пишем во всех отчетах. Запасы воды в ледниках являются на данный момент неопределенными. У нас новая программа зреет: мы сейчас создаем коалицию по климату и воде, чтобы составлять такие же научные отчеты по запасам воды в криосфере, которые потенциально могут осуществлять водоснабжение. Но общие наблюдения показывают, что ледники уменьшаются с катастрофической скоростью.

Но вода - не только жизнь. Она несет и смерть: наводнения и засухи являются самыми ужасными природными катастрофами. 90 процентов ущерба от природных катастроф приносят либо наводнения, либо засухи. А с изменением климата скорость таяния льдов тоже меняется.

Но я бы хотела закончить на оптимистической ноте. Всегда есть возможность изменить будущее, если мы правильно понимаем, каким оно должно быть. Поэтому этот отчет, я надеюсь, еще раз поможет всем, кто способен принять меры по защите климата, понять, в чем же проблема заключается.

Ссылка: http://www.unic.ru/event/2020-09-11/v-oon/intervyu-pandemiya-i-izmenenie-klimata-poteplenie-prodolzhaetsya-vozmozhnosti

Мы на пути к тому, чтобы отметить свой второй самый жаркий год в истории человечества. Странность 2020 года: выбросы парниковых газов упали. Резкий спад экономической активности из-за пандемии позволил сократить выбросы углекислого газа в этом году примерно на 8%. Выбросы упали, а жара – нет.

Как скоро мы увидим Арктику летом без льда? Сколько углерода, хранящегося в вечной мерзлоте Сибири, будет высвобождено при оттаивании почвы? Как потепление морей и вырубка лесов влияют на способность океанов и лесов поглощать тепло?

Несмотря на все имеющиеся данные и новые способы их интерпретации, до сих пор не ясно, что мешает человечеству действовать более решительно для смягчения последствий изменения климата.

«Иногда беспокоит то, что мы можем сказать больше о том, как все будет через 100 лет, чем на пять лет вперед» , - говорит Хессельбьерг, физик-климатолог.

Глобальное потепление. Июль 2019 г. - июль 2020 г. приземная температура воздуха относительно среднего значения за 1981–2010 гг. Источник: Служба изменения климата Copernicus.

Страны Африки к югу от Сахары остаются черной дырой во многих климатических базах данных. Это означает, что даже самые убедительные научные выводы, сделанные на основе определенных данных, имеют слепые пятна - и что будущее может оказаться намного хуже, чем предполагают ученые.

Потепление даже на 1,5°C сделает некоторые части мира неузнаваемыми. Если вместо этого выбросы возрастут или останутся на прежнем уровне, картина станет катастрофической.

«Мы проводим эксперимент на нашей планете», - говорит Зик Хаусфазер, директор по климату и энергии в Breakthrough Institute. «Существует риск того, что в конечном итоге мы проиграем».

В некоторых частях Сибири в мае температура была на 10°C выше средней. По прогнозам, в 2020 году средняя глобальная температура будет на 0,75°C выше, чем в 1980 году. Хотя температура может варьироваться от года к году, тенденция очевидна: девять из 10 самых жарких лет за всю историю наблюдений приходились на 21 век. Источник: Национальное управление океанических и атмосферных исследований.

Арктика нагревается быстрее, чем остальной мир. По данным Службы по изменению климата Copernicus, в этом году в регионе ожидается худший сезон лесных пожаров в истории человечества, который побил рекорд, установленный в 2019 году.

Не все эти лесные пожары являются новыми. Некоторые из них, как полагают, не погасли после того, как прошлой зимой упала температура, вместо этого продолжали тлеть под снегом, подпитываясь отложениями метана и питаясь торфом. Когда вернулась теплая погода, снова вспыхнули прошлогодние пожары.

В Арктическом регионе 2019 год был самым жарким за всю историю наблюдений, и анализ спутниковых данных выявил поразительную потерю массы ледниками Гренландии. За два летних месяца прошлого года они потеряли 600 миллиардов тонн. Для сравнения: с 2002 по 2018 год среднее значение летней потери льда составляло 268 миллиардов тонн.

В период с января по август в результате лесных пожаров в Арктике было выброшено 244 миллиона метрических тонн двуокиси углерода это сравнимо с с 181 миллионом тонн углекислого газа.
Арктика может показаться далекой от человеческой цивилизации. Однако то, что происходит на полюсах, влияет на всех нас. «Мы знаем, что климатическая система неразрывно связана, - говорит Йенс Хессельбьерг, профессор физики климата в Институте Нильса Бора в Копенгагене. «События, происходящие в тропиках и Арктике, имеют последствия повсюду».

Этим летом в Северном полушарии зафиксированы экстремальные уровни жары. Источник: Анализ температуры поверхности NASA GISS.

В то время как рекорды температуры на суше обычно привлекают внимание большинства заголовков, самое резкое потепление Земли происходит в море. На протяжении десятилетий океаны поглощали большую часть дополнительного тепла, удерживаемого атмосферой, смягчая последствия изменения климата.

Решение проблемы глобального потепления: выбросы необходимо сократить до нуля примерно к середине века. Источник: Climate Action Tracker.

Мировая торговля страдает от жары

Глобальное потепление противоречит устоявшимся моделям осадков. Некоторые места страдают от смертельной засухи, в то время как другие испытывают сильнейшие наводнения. Цепочки поставок продовольствия и сырья нарушаются, а торговля в ключевых местах иногда прекращается. По мере роста масштабов этих воздействий будет труднее адаптироваться.

Снижение количества осадков на 20% и увеличение скорости испарения на 10% в районе Панамского канала в 2019 году привело к тому, что вода на одном из самых загруженных торговых маршрутов мира упала ниже оптимального уровня. Это вынуждает суда с самым глубоким корпусом либо загружать меньше груза, либо искать альтернативный маршрут - оба решения являются дорогостоящими и разрушительными. В январе Управление Панамского канала объявило, что каждое судно, пересекающее канал, должно будет уплатить новый сбор в размере до 10% от платы за проезд, которая возрастет при снижении уровня воды.

Низкий уровень воды привел к увеличению расходов на пересечение Панамского канала на 15%.

Уровень воды в реке Парана в Южной Америке, которая является основным экспортным маршрутом для сектора экспорта сельскохозяйственных культур Аргентины стоимостью 20 миллиардов долларов, находится на минимальном за 50 лет уровне. В апреле уровень воды в Росарио, центре торговли зерном в стране, составлял всего 78 сантиметров. В мае судно, перевозившее сою, дважды за неделю садилось на мель, прерывая навигацию на несколько дней. Этим летом спутники НАСА зарегистрировали около 28000 предупреждений о пожарах, что почти в четыре раза превышает среднегодовой показатель, начиная с 2012 года.

Дельта Параны в июле 2020 года. Источники: Обсерватория Земли НАСА, данные Landsat 8 Геологической службы США.

По оценкам Организации Объединенных Наций, к 2050 году города будут продолжать расти, в них будет проживать 68% населения мира. Некоторые страны предпринимают решительные шаги, чтобы защитить городские районы от изменения климата, включая перенос своих столиц в более устойчивые места. Но без немедленных и решительных действий единственным жизнеспособным решением будет адаптация.

Прибрежные города на Airbnb. Июль 2019–2020 гг. Даже во время самого серьезного кризиса в истории туристической индустрии показатели заполняемости Airbnb демонстрируют, что в жаркие летние месяцы люди уезжают из городов, где уже проживает более половины населения мира. Тут, как правило, жарче, чем в сельской местности, т.к. улицы городов покрыты бетоном, поглощающим тепло солнечного света. Эти так называемые городские острова тепла еще больше усугубят риски глобального потепления. Источники: Alltherooms Analytics, OpenStreetMap.

Самое резкое увеличение температуры происходит на море. На протяжении десятилетий океаны поглощали большую часть дополнительного тепла, удерживаемого атмосферой, смягчая последствия изменения климата. 93% тепла от парниковых газов поглощается океанами. Более теплые воды приводят к образованию все более сильных ураганов, которые могут нанести дополнительный ущерб. Синоптики теперь ожидают около двух десятков ураганов каждый год, что примерно вдвое превышает предыдущее среднее значение за последние 30 лет.

Потребляемая мощность увеличивается при повышении температуры Нью-Йорк, США. Источники: aWhere, Bloomberg.

На данный момент на кондиционеры приходится около 9% мирового спроса на электроэнергию. Согласно BloombergNEF, даже с учетом повышения эффективности кондиционеров ожидается, что к 2050 году потребление электричества по ним вырастет до 12,7%, что почти эквивалентно всему текущему потреблению электроэнергии Европейским Союзом.

Согласно недавнему исследованию Climate Impact Lab, те из бедных стран, которые не могут позволить себе кондиционирование воздуха, понесут непропорционально большую нагрузку. К 2100 году одна только жара может убить столько людей, сколько сейчас умирает от сердечной болезни, главного убийцы человечества.

Ссылка: https://naukatehnika.com/chelovechestvo-proigryvaet.html

Каким будет потепление в этом столетии, зависит от действий, которые человечество предпримет в ближайшие десятилетия. Чтобы удержать повышение среднеглобальной температуры ниже 1,5°C и избежать опасного уровня потепления, правительствам необходимо знать, сколько углерода можно выбросить и в какие сроки.

Однако современные климатические модели не дают однозначного ответа, где находится этот порог допустимых выбросов. В новом исследовании обнаружена одна из причин, по которой существует такой широкий диапазон оценок того, сколько углерода может быть безопасно выброшено: неопределённое поведение облаков. По расчётам некоторых климатических моделей облака значительно усиливают потепление, в других случаях они имеют нейтральный эффект или даже немного смягчают его. Так почему же облака могут сыграть такую ​​ключевую роль в нашей судьбе?

Прогнозы климатических моделей обычно показывают, что глобальные температуры повышаются почти синхронно с общим количеством углерода, поступающего в атмосферу с течением времени. На графике ниже это показано черной линией. Чтобы избежать превышения определенного уровня потепления, миру необходимо ограничить эмиссию углерода так, чтобы она оставалась в пределах определённого углеродного бюджета. В климатических моделях, где облака усиливают потепление, этот углеродный баланс меньше (красные пунктирная линия и стрелка). Там, где облака имеют почти нейтральный или демпфирующий эффект, углеродный баланс больше (синие пунктирная линия и стрелка).

 

Остаточные углеродные бюджеты в прогнозах климатических моделей

Почему облака так важны?

Облака могут действовать как зонтик, отражая солнечный свет от поверхности планеты обратно в космос, тем самым способствуя охлаждению Земли. Но они также могут действовать как изолирующее одеяло, согревая Землю, предотвращая утечку тепла из нашей атмосферы в космос в виде инфракрасного излучения. Этот эффект «одеяла» особенно заметен зимой, когда облачные ночи обычно намного теплее, чем безоблачные.
Какой из этих двух эффектов преобладает - зонтик или одеяло - зависит от высоты и толщины облаков. Как правило, чем выше облако, тем эффективнее оно предотвращает утечку тепла в космос. Чем толще облако, тем лучше оно отражает солнечный свет от поверхности Земли.

Высокие тонкие облака пропускают солнечный свет, эффективно предотвращая утечку тепла в космос в виде инфракрасного излучения, обеспечивая чистый парниковый эффект. Низкие толстые облака эффективно отражают солнечный свет, но мало влияют на уходящее в космос инфракрасное излучение, создавая чистый охлаждающий эффект.

Поскольку в атмосфере гораздо больше низких толстых облаков, чем высоких тонких, преобладает эффект зонтика, и наша планета была бы намного горячее, если бы облаков не существовало.

Облака меняются

Ожидается, что глобальное потепление вызовет количественные изменения в облачном покрове, а также в высоте и толщине этих облаков в будущем, изменив баланс между зонтичным и покровным эффектами. То, как это скажется на температуре, называют облачной обратной связью. В прогнозах изменения климата нельзя игнорировать облачную обратную связь, поскольку даже относительно небольшие изменения свойств облаков могут иметь значительные последствия для глобальной температуры.

Чтобы предсказать, как будет меняться облачность в будущем, данное исследование объединило результаты наблюдений и модельные климатические расчёты с теоретическим пониманием физики облаков. Всё вместе свидетельствует о том, что облака с большей вероятностью усилят глобальное потепление, чем ослабят его по двум причинам.

Во-первых, ожидается, что покров низких облаков в тропиках будет уменьшаться по мере повышения глобальной температуры, снижая их эффект зонтика. Во-вторых, хорошо известно, что высокие облака будут перемещаться вверх по мере того, как нагревается атмосфера, что делает их более эффективными парниковыми «одеялами». Эти эффекты потепления могут быть несколько смягчены увеличением толщины облаков только в высоких широтах, особенно над Южным океаном вокруг Антарктиды, но это не отменяет общего эффекта потепления.

Хотя мы знаем, что облака, вероятно, усилят глобальное потепление, всё ещё существует большая неопределённость в отношении того, насколько сильным будет этот эффект. Здесь климатические модели мало помогают, поскольку они могут моделировать только основные свойства атмосферы с характерными масштабами в десятки километров и в несколько часов. Крохотные облачка образуются и испаряются за считанные минуты. В моделях отсутствуют эти мелкие детали, необходимые для точных прогнозов.

Климатические модели вынуждены прибегать к упрощениям для представления облаков, вносящим заметные ошибки. Поскольку разные модели делают разные упрощения в своём описании облачных процессов, они также по-разному предсказывают облачную обратную связь, что приводит к разбросу в прогнозах размера глобального потепления и различий в остаточном углеродном бюджете. Для данного сценария будущих выбросов углерода облака являются единственным наиболее важным фактором, определяющим различия в будущем потеплении, прогнозируемом моделями.

Стоит ли волноваться?

Чувствительность климата, величина долгосрочного глобального потепления, ожидаемого, если количество углерода в атмосфере удвоится, в настоящее время оценивается в диапазоне от 1,5° до 4,5°C. Последствия такого уровня потепления уже вызывают беспокойство, но несколько новых климатических моделей, разрабатываемых в настоящее время ведущими мировыми исследовательскими центрами, прогнозируют, что потепление превысит 5°C. В этих новых моделях также улучшено представление облачных процессов, поэтому, похоже, что глобальное потепление может быть даже хуже, чем предполагалось до сих пор.

К счастью, есть альтернативные прогнозы, указывающие на более умеренное потепление. Те же модели с самым высоким долгосрочным потеплением также переоценили уже наблюдаемые реальные тенденции. Тем временем продолжаются дальнейшие исследования, чтобы определить роль облаков в чувствительности климата.

Ясно, что наша планета будет и далее нагреваться, поскольку эмиссия углерода в атмосферу продолжается. Но насколько – зависит и от эволюции облачности.

Ссылка: https://phys.org/news/2020-09-clouds-piece-climate-puzzle.html