COVID-19 может помочь решить загадки климата

Снижение загрязнения в результате пандемических остановок может помочь в ответе на давние вопросы о том, как аэрозоли влияют на климат

Уровни диоксида азота в некоторых частях северо-востока США были примерно на 30 процентов ниже в марте 2020 года (вверху), чем в среднем за 2015–2019 года (внизу) из-за пандемических остановок. Диоксид азота вступает в реакцию с другими химическими веществами в воздухе с образованием твердых частиц. Предоставлено: NASА.

Поскольку мир пытается сдержать распространение COVID-19, многие виды экономической деятельности остановились, что привело к заметному сокращению загрязнения воздуха. И с очисткой неба исследователи получают беспрецедентный шанс ответить на один из самых острых открытых вопросов науки о климате: воздействие атмосферных аэрозолей. То, что они узнают, может улучшить предсказания климатического будущего Земли. «Мы надеемся, что эта ситуация – как бы трагична она ни была – может иметь положительную сторону для нашей области», – говорит исследователь аэрозолей Николас Беллуин из Университета Рединга в Англии.

Аэрозоли – это крошечные частицы и капли, которые выбрасываются в воздух из бесчисленных источников – от сжигания ископаемого топлива до распыления удобрений и даже от природных явлений, таких как морские брызги. Они изменяют свойства облаков, некоторые рассеивают солнечную радиацию, а другие поглощают ее. Все эти факторы влияют на глобальную температуру – иногда конкурирующими способами. В целом аэрозоли оказывают охлаждающее воздействие на климат, компенсируя некоторые потепления, вызываемые парниковыми газами, но неясно, насколько они уже сделали это или сделают это в будущем. Межправительственная группа экспертов по изменению климата оценила, что удвоение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к повышению температуры на 1,5–4,5 градуса Цельсия, при этом широкий диапазон отчасти связан с неполным пониманием ученым влияния аэрозолей. «Тот факт, что влияние аэрозоля на климат до сих пор столь неопределенно, сдерживает нас», – говорит ученый-атмосферолог Трюде Стрелвмо из Университета Осло.

Частично проблема в анализе роли аэрозолей заключалась в том, что их источники нельзя было просто отключить, чтобы сравнить, что происходит с ними и без них. Но теперь реакция на пандемию фактически сделала это. В настоящее время ученые используют возможность обнаружить различия во всем – от конкретных свойств облаков до изменений местных температур до и после снижения выбросов аэрозолей. «Если это будет продолжаться, то одно предсказание, которое я могу сделать, состоит в том, что через несколько лет мы увидим множество научных работ по этому вопросу», – говорит ученый-атмосферолог Бьорн Самсет из Центра международных исследований климата в Норвегии.

Один вопрос, на который Самсет, Беллуин и другие надеются ответить, состоит в том, какая доля аэрозолей в атмосфере возникает в результате деятельности человека, а не из природных источников. Аэрозольные выбросы сильно различаются от места к месту, и, как правило, трудно определить их происхождение на основе удаленных спутниковых измерений или разреженных наземных приборов. Однако текущее падение может дать информацию о фоновых уровнях природных аэрозолей. Исследователь Земли Дрю Шинделл из Университета Дьюка стремится исследовать относительный вклад различных видов человеческой деятельности. В Китае, где некоторые сектора, такие как транспорт, отключились более интенсивно, чем другие, в том числе производство электроэнергии, – смесь аэрозолей в воздухе, похоже, меняется и может помочь указать, какие виды деятельности производят какие аэрозоли.

Аэрозоли также влияют на образование облаков, которое происходит, когда капли воды конденсируются. Там, где присутствует больше аэрозолей, они могут создавать более долговечные, более отражающие облака – процессы, которые влияют на температуру Земли, но которые, как известно, трудно включить в компьютерные модели. Исследователи в настоящее время стремятся изучить облачность при относительном отсутствии аэрозолей, чтобы оценить их влияние. Сравнение этих данных с моделированием атмосферы до и после остановок «было бы очень хорошим испытанием для наших моделей, чтобы увидеть, могут ли они воспроизвести то, что наблюдалось», говоряр ученые. Самсет также планирует исследовать облака и надеется рассмотреть сложный вопрос о том, как аэрозоли влияют на то, где и сколько идет дождь. 

Поскольку облака сильно изменчивы, то, сколько ученые могут узнать, может быть ограничено. Но если широко распространенные меры по борьбе с COVID-19 будут оставаться в силе в течение многих месяцев, могут наблюдаться более масштабные воздействия на климат. Например, считается, что аэрозоли влияют на силу и местоположение ежегодного южно-азиатского муссона, сезонного сдвига ветров, который приносит проливные дожди на индийский субконтинент. Сотни миллионов людей полагаются на это количество осадков, поэтому любое нарушение в 2020 году может иметь серьезные последствия.

Исследователи могут также определить прямые воздействия на температуру. Используя компьютерное моделирование, Самсет и другие ранее обнаружили, что большие гипотетические снижения региональных аэрозольных выбросов могут создавать локальное потепление. Но аэрозоли должны быть значительно снижены во время остановок, чтобы любые такие всплески можно было наблюдать при региональных, не говоря уже о глобальных, температурах.

В прошлом ученые дошли до такого непреднамеренного эксперимента по воздействию аэрозолей, возникшего в результате извержений вулканов, которые могут ввести огромное количество этих частиц в верхние слои атмосферы и вызвать охлаждение во всем мире. Обоснование полетов над США после терактов 11 сентября также намекало на то, как водяной пар в выхлопе самолета может влиять на свойства облаков. Но немногие ученые в области атмосферы были подготовлены к далеко идущему сокращению аэрозолей, которое сейчас разворачивается. «Никто бы не мечтал о том, чтобы это произошло», – говорит Стрелвмо. Тем не менее, исследователи надеются, что это поможет осветить, как может развиваться потепление по мере того, как общество выходит из пандемических периодов, а также по мере того, как выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха увеличиваются в течение XXI века. Как говорит Самсет: «Речь идет о понимании климатического риска в будущем».

Источник: Scientific American

Вас также может заинтересовать:

Карантин спасет больше жизней, предотвращая загрязнение, чем предотвращая заражение