Как деревья влияют на образование облаков

В рамках международного проекта CLOUD в ЦЕРНе исследователи из PSI определили, что сесквитерпены — газообразные углеводороды, выделяемые растениями, — являются важнейшим фактором в образовании облаков. Это открытие может уменьшить неопределённости в климатических моделях и помочь делать более точные прогнозы. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Неопределённости в прогнозах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) во многом связаны с неполным пониманием атмосферных процессов. Особенно загадочным остаётся формирование облачного покрова — ключевого фактора климата, поскольку облака отражают солнечную радиацию. Для конденсации водяного пара в капли облаков необходимы ядра конденсации — аэрозольные частицы. Около половины таких ядер образуются непосредственно в воздухе (новообразование частиц, NPF) из газообразных молекул, включая антропогенный диоксид серы и природные терпены от растительности.

«Концентрация диоксида серы снижается благодаря экологическому законодательству, а концентрация терпенов растёт, так как растения выделяют их больше при стрессе — например, при повышении температур и засухах», — поясняет атмосферный учёный PSI Лубна Дада. До сих пор сесквитерпены не были в фокусе исследований из-за сложности измерений: они быстро реагируют с озоном и встречаются реже (24 млн тонн в год против 465 млн тонн изопрена и 91 млн тонн монотерпенов). Однако эксперименты в уникальной, сверхчистой климатической камере CLOUD показали, что сесквитерпены образуют в десять раз больше частиц, чем другие органические вещества при той же концентрации.

Эксперименты выявили, что окисление природной смеси терпенов в чистом воздухе приводит к образованию малолетучих органических соединений (ULVOCs), которые эффективно формируют частицы, способные со временем вырасти в ядра конденсации. Добавление всего 2% сесквитерпенов в смесь изопрена и монотерпенов удваивало скорость образования новых частиц. «Это объясняется тем, что молекула сесквитерпена состоит из 15 атомов углерода, а монотерпены и изопрен — только из 10 и 5 соответственно», — говорит Дада.

Результаты показывают, что сесквитерпены следует учитывать в климатических моделях как отдельный фактор, особенно на фоне снижения выбросов диоксида серы и роста биогенных эмиссий из-за климатического стресса. «Далее мы с партнёрами по CLOUD хотим исследовать, что именно происходило в период индустриализации, когда естественная атмосфера начала смешиваться с антропогенными газами», — говорит руководитель группы Имад Эль Хаддад.