Анализ дыма от лесных пожаров поможет калибровать климатические модели

Грозы, порожденные группой масштабных лесных пожаров в 2017 году, выбросили в стратосферу количество аэрозолей, сопоставимое с небольшим вулканическим извержением, создав дымовой шлейф, который сохранялся почти девять месяцев. Исследователи из CIRES и NOAA, изучавшие шлейф, установили, что черный углерод (сажа) в дыме сыграл ключевую роль в его быстром подъеме: сажа поглощала солнечную радиацию, нагревая окружающий воздух и заставляя шлейф стремительно подниматься.

Эти дымовые облака предоставили ученым идеальную возможность проверить климатические модели, оценивающие, как долго будет сохраняться облако частиц. Достигнув максимальной высоты в 23 км, дымовой шлейф оставался в стратосфере в течение многих месяцев. Такие модели также важны для понимания климатических последствий ядерной войны или геоинженерных проектов.

«Мы сравнили наблюдения с расчетами модели для этого дымового шлейфа. Это помогло нам понять, почему шлейф поднялся так высоко и сохранялся так долго. Эти выводы могут быть применены к другим случаям инъекции аэрозолей в стратосферу, например, от вулканов или ядерных взрывов», — отметила ученый NOAA Карен Розенлоф, входившая в авторскую группу, куда также вошли специалисты из CU Boulder, Военно-морских исследований, Университета Рутгерса и других институтов. Результаты опубликованы в журнале Science.

Летом 2017 года в Тихоокеанском Северо-Западе бушевали лесные пожары. 12 августа в Британской Колумбии группа пожаров в сочетании с идеальными погодными условиями породила пять почти одновременных мощных пирокумулятивных облаков (pyrocumulonimbus), которые подняли дым высоко в стратосферу. За два месяца шлейф поднялся с начальной высоты около 12 км до 23 км и сохранялся в атмосфере гораздо дольше — спутники могли его обнаружить даже спустя восемь месяцев.

Измерения с двух спутников — Международной космической станции и CALIPSO NASA — а также с помощью аэростатного спектрометра частиц POPS NOAA предоставили необходимые данные об аэрозолях. Сравнив наблюдения с результатами глобальной климатической и химической модели, исследователи смогли объяснить высоту подъема и долговечность шлейфа. Они обнаружили, что быстрый подъем можно объяснить только наличием черного углерода (сажи), который составлял около 2% от общей массы дыма.

Кроме того, моделирование деградации шлейфа показало, что для соответствия наблюдаемым темпам его рассеивания органический углерод должен был разрушаться относительно медленно, тогда как более ранние исследования «ядерной зимы» предполагали очень быстрый процесс. «Хотя подъем дыма был предсказан еще в 1980-х годах, пожар в Британской Колумбии в 2017 году — первый случай, когда это явление удалось наблюдать», — сказал соавтор работы Брайан Тун из CU Boulder.