Подходы к моделированию размера пыли имеют значение для оценки ее влияния на климат

Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, протестировав климатическую модель, выяснили, насколько точно она описывает климатические эффекты в зависимости от размера частиц пыли. Сравнив три метода представления распределения частиц по размерам, они обнаружили между ними значительную разницу — примерно в 10 раз — в величине охлаждающего эффекта, который пыль оказывает на верхних слоях атмосферы. Также были выявлены существенные различия во влиянии размера пыли на охлаждение поверхности и потепление атмосферы. Их исследование, опубликованное в журнале Atmospheric Chemistry and Physics, стимулирует дальнейшее изучение того, как частицы из пустынь влияют на климат, качество воздуха и экосистемы.

Пыль, поднимающаяся из мировых пустынь, может переноситься на сотни километров, влияя на здоровье, окружающую среду и климат удаленных регионов. Пустыни покрывают около трети поверхности Земли, и в некоторых частях мира пыльная буря может блокировать солнечный свет на несколько дней, демонстрируя способность пыли экранировать, отражать и рассеивать солнечное излучение. Даже когда эти эффекты не видны глазу, шлейфы пустынной пыли оказывают свое далеко идущее воздействие в высоких слоях атмосферы. Пустынная пыль считается основным источником общей аэрозольной нагрузки в атмосфере и, следовательно, играет важную роль в региональных и глобальных климатических системах и качестве воздуха.

Используя метеорологическую и химическую модель Weather Research and Forecasting-Chemistry (WRF-Chem), команда ученых провела квазиглобальные симуляции с тремя различными подходами к представлению размера пыли: 8 дискретных интервалов (8-bin), 4 дискретных интервала (4-bin) и 3 лог-нормальные моды (3-mode). Исследователи выявили и количественно оценили систематические ошибки подходов 3-mode и 4-bin по сравнению с более точным подходом 8-bin при моделировании баланса массы пыли и радиационного воздействия.

Результаты количественно оценили способность разных подходов воспроизводить время жизни пыли, массовую концентрацию пыли, потоки сухого и влажного осаждения и концентрацию частиц по числу. Было обнаружено, что разница в аэрозольной оптической толщине между тремя подходами значительно больше, чем разница в массовой концентрации пыли. В квазиглобальном масштабе три подхода показывают существенную разницу в охлаждении поверхности и потеплении атмосферы из-за пыли, с большой разницей (примерно в 10 раз) в охлаждающем эффекте пыли на верхней границе атмосферы.

Это исследование демонстрирует влияние способа представления размера пыли в моделях на климатические и экологические эффекты над удаленными регионами. В новых работах ученые разрабатывают представление о размере, более близкое к наблюдаемым данным, чтобы понять влияние пыли, переносимой на большие расстояния, например, сахарской или азиатской. Их исследования будут изучать влияние дальнего переноса пыли на качество воздуха в западных регионах США и региональный водный цикл.