Исследование: Частицы дыма от лесных пожаров могут разрушать озоновый слой

Лесные пожары могут выбрасывать дым в стратосферу, где частицы сохраняются более года. Новое исследование Массачусетского технологического института (MIT) показало, что, находясь там во взвешенном состоянии, эти частицы могут запускать химические реакции, разрушающие защитный озоновый слой, который оберегает Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, фокусируется на дыме от мегапожара «Черное лето» в восточной Австралии, бушевавшего с декабря 2019 по январь 2020 года. Эти самые разрушительные в истории страны пожары выжгли десятки миллионов акров и выбросили в атмосферу более 1 миллиона тонн дыма. Команда MIT обнаружила новую химическую реакцию, благодаря которой частицы дыма от австралийских пожаров усугубили истощение озона. В результате пожары, вероятно, способствовали истощению общего озона на 3–5% в средних широтах южного полушария, над Австралией, Новой Зеландией и частями Африки и Южной Америки.

Модель исследователей также указывает на влияние пожаров в полярных регионах, где они «разъедали» края озоновой дыры над Антарктидой. К концу 2020 года частицы дыма от австралийских пожаров увеличили площадь антарктической озоновой дыры на 2,5 миллиона квадратных километров — на 10% по сравнению с предыдущим годом.

«Австралийские пожары 2020 года действительно стали тревожным сигналом для научного сообщества, — говорит Сьюзан Соломон, профессор экологических исследований MIT и ведущий климатолог, впервые определившая химические вещества, ответственные за антарктическую озоновую дыру. — Влияние лесных пожаров ранее не учитывалось в [прогнозах] восстановления озона. И я думаю, что этот эффект может зависеть от того, станут ли пожары более частыми и интенсивными по мере потепления планеты».

Химическая цепная реакция

В новом исследовании команда более пристально изучила состав молекул в стратосфере после австралийских пожаров. Проанализировав три независимых набора спутниковых данных, ученые обнаружили, что в месяцы после пожаров концентрация соляной кислоты (HCl) в средних широтах значительно снизилась, в то время как содержание монооксида хлора (ClO) резко возросло. Когда HCl присутствует в стратосфере (куда она попадает при естественном распаде хлорфторуглеродов, ХФУ), хлор не может разрушать озон. Но если HCl распадается, хлор реагирует с кислородом, образуя разрушающий озон ClO.

Ранее считалось, что HCl может распадаться в полярных регионах при взаимодействии с поверхностью ледяных облачных частиц при очень низких температурах (~155 K). Однако эта реакция не ожидалась в более теплых средних широтах. Соломон предположила, что HCl может взаимодействовать с частицами дыма при более высоких температурах, высвобождая хлор. Анализ показал, что именно состаренные частицы дыма, циркулировавшие в стратосфере в средних широтах в течение месяцев, активно поглощали HCl. «И тогда вы получаете, что удивительно, те же реакции, что и в озоновой дыре, но в средних широтах, при гораздо более высоких температурах», — поясняет Соломон.

Когда команда включила эту новую химическую реакцию в модель атмосферной химии и смоделировала условия австралийских пожаров, они наблюдали 5%-ное истощение озона в стратосфере на средних широтах и 10%-ное расширение озоновой дыры над Антарктидой. «Теперь идет гонка со временем, — заключает Соломон. — Будем надеяться, что хлорсодержащие соединения будут разрушены до того, как частота пожаров увеличится из-за изменения климата. Это еще одна причина быть бдительными в отношении глобального потепления и этих хлорсодержащих соединений».