Климатические прогнозы требуют все более точной информации об атмосферных частицах

Новости сегодня - Климатические прогнозы требуют все более точной информации об атмосферных частицах

Хотя знания о механизмах и динамике роста атмосферных наночастиц значительно возросли в XXI веке, обширные модели, предсказывающие изменение климата, еще не учитывают с достаточной точностью влияние наночастиц на образование облаков и, следовательно, на радиационный баланс Земли.

Об этом свидетельствует обзор , опубликованный в журнале Reviews of Modern Physics, в котором исследователи из Хельсинкского университета, Венского технического университета, Стокгольмского университета и Финского метеорологического института собрали результаты исследований атмосферных наночастиц, или аэрозольных частиц , проведенных за последние два десятилетия.

В частности, исследователи изучили, как образование и рост аэрозольных частиц размером менее 25 нанометров связаны с прогнозированием образования облачных капель и как данные об аэрозолях можно все более эффективно использовать в прогнозах климата.

Частицы влияют на отражательную способность облачного покрова

Аэрозольные частицы влияют на климат двумя способами: во-первых, напрямую влияя на количество солнечного света, попадающего на поверхность Земли, и, во-вторых, через образование облаков.

Облака состоят из мелких капель, образующихся при конденсации воды на поверхности аэрозольных частиц в воздухе. Без аэрозольных частиц облачные капли не могли бы образоваться без сверхвысокого коэффициента насыщения.

Количество и состав аэрозольных частиц определяют свойства облачного покрова, в том числе количество солнечного света, отражаемого облаками обратно в космос. Если количество воды в воздухе постоянно, большое количество аэрозольных частиц приводит к меньшему размеру облачных капель, но к большей общей площади капель. Это также приводит к появлению более ярких облаков, которые более эффективно рассеивают свет.

Диоксид серы, аммиак, некоторые кислородсодержащие углеводороды и другие выбросы, вызванные деятельностью человека, также создают новые частицы в атмосфере. Образование этих частиц поднимает концентрацию частиц в атмосфере выше уровня, типичного для отсутствия человеческой деятельности. Эти частицы также становятся достаточно большими, чтобы влиять на формирование облаков и, в конечном итоге, на климат.

Рост аэрозольных частиц — это чувствительный процесс, на который влияют метеорологические условия, газы, пары и частицы в воздухе. Чаще всего образование и рост новых частиц в атмосфере наблюдают в ясные солнечные дни. В связи с этим определенные типы молекул пара образуют кластеры, на которых могут конденсироваться другие пары, образуя частицы, достаточно крупные, чтобы способствовать образованию облаков.

В обзорной статье целью исследователей было преодолеть разрыв между экспериментальными исследованиями и моделированием, минимизировать неопределенность, связанную с ростом частиц, и предоставить средства для лучшего моделирования климата.

Одним из примеров неопределенности, связанной с ростом частиц, является точное экспериментальное определение скорости их роста на нескольких измерительных площадках по всему миру. Это особенно относится к частицам размером менее 5 нанометров. Кроме того, неопределенность возникает из-за более детального физического и химического описания роста частиц в моделях глобального климата .

«Последние экспериментальные результаты обеспечивают гораздо лучшее понимание формирования и роста различных частиц, однако они не могут быть максимально эффективно применены в моделях климата, поскольку их точное моделирование требует слишком больших вычислительных мощностей. Учет этих экспериментальных результатов в моделях может лучше «Предсказать, как человеческая деятельность влияет на качество воздуха и климат. Как только модели станут более точными, они смогут лучше предсказать взаимосвязанные последствия различных антропогенных воздействий на климатическую систему», — говорит постдокторант Ранлун Цай из Института исследований атмосферы и системы Земли INAR в Университет Хельсинки.

«Далее будет крайне важно определить роль различных паров, участвующих в росте частиц, а также более точно смоделировать эти пары и механизмы роста в климатических моделях », — говорит исследователь университета Юха Кангаслуома из ИНАР.

Новости партнеров: