Две стороны одной медали: роль атмосферных аэрозолей в формировании климата

Всякая медаль не только блестит, но и отбрасывает тень.

У. Черчилль

Итак, список важных факторов, сказывающихся на формировании климата, еще не исчерпан. Существенное влияние на климат оказывают атмосферные аэрозоли – совокупность находящихся в воздухе во взвешенном состоянии твердых или жидких частиц, размер которых составляет от 0,01 до 10 мкм. Значительная их часть – это частицы, содержащие серу. Обычно они образуются во влажной атмосфере из газов, присутствующих в выбросах электростанций и металлургических заводов, сжигающих ископаемое топливо – уголь, нефть, мазут. В течение нескольких дней или недель эти аэрозоли проникают в облачные частицы и выпадают на Землю с осадками. За это время они не успевают значительно удалиться от своих источников, расположенных в промышленных и густонаселенных регионах, в основном в умеренных и высоких северных широтах. Другую часть аэрозолей составляют минеральные частицы и морские соли, попадающие в атмосферу с поверхности суши и океана.

Аэрозоли (кроме сажи) рассеивают и ослабляют потоки излучения Солнца и этим производят «антипарниковый» эффект – второй по значимости в списке климатоформирующих глобальных факторов.

Этот «антипарниковый» эффект многократно усиливается после крупных извержений вулканов. Согласно статистике, их на Земле 1343 (в том числе, подводных), время от времени они извергаются, однако мощность подавляющего большинства относительно невелика.

Правда, в Сальвадоре есть вулкан Исалько, извергающийся почти постоянно, за что получил прозвище «маяк Центральной Америки».

Крупные извержения отличаются не только большой массой выбрасываемых газов и аэрозолей, но и высотой, на которую они выбрасываются.

В то время как продукты мелких извержений остаются в тропосфере и довольно быстро ее покидают, оседая на поверхности Земли, продукты крупных извержений вулканов достигают стратосферы и задерживаются там на несколько лет, создавая «аэрозольный экран».

В состав вулканических продуктов входят, в частности, вулканический пепел и газ – диоксид серы (SO₂). Пепел отчасти поглощает коротко– и длинноволновую радиацию и способствует более интенсивному облакообразованию из‑за конденсации водяных паров на поверхности мельчайших вулканических частиц, в том числе и частиц самого пепла. Диоксид серы в присутствии паров воды окисляется до серной кислоты (H₂SO₄), капельки последней образуют взвесь, которая может находиться в атмосфере очень долгое время.

«Аэрозольный экран» на время своего существования сокращает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, но одновременно, с ростом концентрации парниковых газов, увеличивается и парниковый эффект. Все же действие «экрана» пересиливает конкурента, и на период его существования наблюдается некоторое снижение температуры. Увы, с разрушением «экрана» «таможня снова дает добро» усилению потока коротковолновой радиации к земной поверхности, и происходит скачок температуры.

Судить о масштабах воздействия вулканов на климат нашей планеты можно на примере филиппинского вулкана Пинатубо. Его извержение в 1991 г. – самое мощное за последние полвека – принесло атмосфере около 20 миллионов тонн диоксида серы, а среднеглобальная температура на следующий год снизилась приблизительно на полградуса. Для сравнения: парализовавший в 2010 г. авиаперевозки над Европой исландский «триумф логопеда» Эйяфьядлайокудль «обогатил» тропосферу «лишь» 15 миллионами тонн пепла.

Тем не менее не все аэрозоли можно отнести к «борцам с глобальным потеплением». Противоположную роль играют частицы черного углерода (сажи) и аэрозоли органического происхождения (летучие органические соединения растительного происхождения, по‑англ. Volatile Organic Compounds – VOC). Они не столько рассеивают, сколько поглощают солнечную радиацию, а нагреваясь, излучают к поверхности и в космос уже тепловую радиацию. Вместе с озоном в тропосфере и водяным паром в нагретом воздухе такие аэрозоли образуют короткоживущие субстанции, создающие дополнительный парниковый эффект. Появление сажевых частиц в атмосфере обусловлено работой транспорта, лесными пожарами и сжиганием органического топлива; они могут переноситься на значительные расстояния, прежде чем будут удалены из воздуха осадками.

В Арктическом секторе Евразии весной сажевые частицы образуют так называемую арктическую дымку, часто наблюдаемую на фоне низкого Солнца в отсутствие облаков. Выпадая на снег и лед, сажа заметно снижает их альбедо. Все это способствует ускорению их таяния и общему потеплению в Арктике.

Из сказанного следует, что воздействие аэрозолей на климат неодинаково. Оно зависит от их состава и местонахождения в атмосфере (в тропосфере или стратосфере) и на земной поверхности.

Но в целом это воздействие ограниченного масштаба как в пространстве, так и во времени, а потому не является решающим фактором в глобальном потеплении.

Пора подвести некоторые итоги.