Дым от лесных пожаров, поднявшийся в атмосферу, может влиять на климат Земли

Некоторые лесные пожары настолько интенсивны, что создают собственную погоду — грозы, вызванные жаром, которые, подобно гигантским дымоходам, выбрасывают дым на высоту до 10 миль. Когда эти шлейфы достигают разреженного и спокойного воздуха верхней тропосферы и нижней стратосферы, они могут сохраняться недели или даже месяцы. Их точное влияние на климат Земли изучено плохо, так как их трудно зафиксировать и измерить.

Команда атмосферных ученых из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона предприняла смелую попытку напрямую наблюдать свежий дым от лесного пожара, попавший в самую верхнюю часть тропосферы, примерно в девяти милях от поверхности Земли. В исследовании, опубликованном в Science Advances, сообщается, что необычно крупные частицы, обнаруженные внутри высокогорного дымового шлейфа, вызвали значительный охлаждающий эффект в этом регионе. Это явление, потенциально важное для климата Земли, пока не учитывается в современных климатических моделях.

«Мы наблюдаем все больше и больше лесных пожаров в Канаде, на западе США, по всему миру», — говорит старший автор Фрэнк Койч. «Нас особенно интересует, каково влияние на климат и, как следствие, на состав атмосферы — например, на стратосферный озоновый слой, который защищает нас от УФ-излучения».

Дым от лесных пожаров, как и другие аэрозоли, может изменять количество радиации, достигающей поверхности, поглощая солнечный свет или рассеивая его обратно в космос. Исследователи использовали высотный самолет NASA ER-2 со специальным оборудованием, чтобы впервые провести наблюдения за дымовым шлейфом, поднявшимся в верхнюю тропосферу вскоре после возгорания пожара в Нью-Мексико в июне 2022 года. С помощью геостационарных спутников ученые смогли точно определить местоположение шлейфа и провести детальные измерения внутри него всего через пять дней после пожара.

Внутри молодого шлейфа команда обнаружила неожиданно крупные аэрозольные частицы диаметром около 500 нанометров — вдвое больше типичных дымовых аэрозолей на меньших высотах. Моделирование показало, что их большой размер объясняется эффективной коагуляцией (слипанием) частиц в этом регионе, где воздух перемешивается очень медленно. Эти более крупные частицы оказали гораздо более сильное охлаждающее воздействие, увеличивая отраженную радиацию на 30–36% по сравнению с мелкими частицами дыма. Этот эффект пока не включен в климатические модели.

«Наше исследование дает новое понимание, чтобы лучше оценить, как частицы из этих специфических явлений — гроз, вызванных лесными пожарами — влияют на энергетический баланс Земли», — отмечает ведущий автор Яовэй Ли.