Прогнозы климата требуют всё более точной информации об атмосферных частицах

Несмотря на значительный прогресс в понимании механизмов роста атмосферных наночастиц в XXI веке, крупные модели, прогнозирующие изменение климата, всё ещё недостаточно точно учитывают влияние наночастиц на образование облаков и, как следствие, на радиационный баланс Земли. Об этом свидетельствует обзорная статья в журнале Reviews of Modern Physics, подготовленная учёными из Хельсинкского университета, Венского технического университета, Стокгольмского университета и Финского метеорологического института, обобщившая исследования атмосферных наночастиц (аэрозольных частиц) за последние два десятилетия. В частности, исследователи рассмотрели, как образование и рост аэрозольных частиц размером менее 25 нанометров связаны с прогнозированием формирования облачных капель.

Аэрозольные частицы влияют на климат двумя путями: напрямую, регулируя количество солнечного света, достигающего поверхности Земли, и через формирование облаков. Облака состоят из мелких капель, которые конденсируются на поверхности аэрозольных частиц. Количество и состав этих частиц определяют свойства облачного покрова, включая количество солнечного света, отражаемого обратно в космос. При постоянном количестве воды в воздухе большое количество аэрозольных частиц приводит к уменьшению размера облачных капель, но увеличению их общей площади, делая облака ярче и повышая их отражательную способность. Выбросы диоксида серы, аммиака, некоторых кислородсодержащих углеводородов и других веществ антропогенного происхождения также приводят к образованию новых частиц в атмосфере, которые могут вырастать до размеров, влияющих на облакообразование и климат.

Рост аэрозольных частиц — чувствительный процесс, зависящий от метеоусловий, газов, паров и других частиц в воздухе. Чаще всего образование новых частиц наблюдается в ясные солнечные дни, когда определённые типы молекул пара образуют кластеры, служащие основой для дальнейшей конденсации. Цель авторов обзора — сократить разрыв между экспериментальными исследованиями и моделированием, уменьшить неопределённость, связанную с ростом частиц, и улучшить климатические модели.

«Новейшие экспериментальные результаты дают гораздо лучшее понимание образования и роста различных частиц, но их нельзя максимально эффективно применять в климатических моделях, поскольку их точное моделирование требует слишком больших вычислительных мощностей. Учёт этих экспериментальных данных в моделях позволит лучше прогнозировать, как деятельность человека влияет на качество воздуха и климат», — отмечает постдокторант Рунлун Кай из Института исследований атмосферы и земной системы (INAR) Хельсинкского университета. «Далее будет crucial определить роль различных паров в росте частиц, а также точнее смоделировать эти пары и механизмы роста в климатических моделях», — добавляет научный сотрудник Юха Кангаслуома из INAR.