Исследование морских аэрозолей выявило фундаментальные различия между прибрежными зонами и открытым океаном

Международная группа исследователей обнаружила, что интенсивное разрушение волн вдоль береговой линии, особенно в периоды высокой волновой активности, может генерировать огромное количество морских аэрозолей, значительно увеличивая концентрацию ядер конденсации облаков и массу взвешенных частиц в прибрежных регионах. Команду возглавил Цзянь Ван, профессор энергетики, экологии и химической инженерии в Школе инженерии Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Процесс генерации аэрозолей на береговой линии фундаментально отличается от такового в открытом океане. Использование прибрежных измерений для оценки морских аэрозолей в открытом океане может приводить к значительному завышению оценок. Учёные также выяснили, что в прибрежных регионах волновую энергию часто определяют зыбь — волны, сформированные вдали от побережья и не связанные напрямую с местным ветром. Поскольку именно волновая энергия, а не скорость локального ветра, контролирует производство морских брызг у берега, концентрация аэрозолей здесь часто слабо коррелирует со скоростью ветра, что противоречит общепринятому допущению.

«Когда волны, в конечном итоге, достигают прибрежной зоны, даже в спокойные безветренные дни, они могут разрушаться из-за трения о морское дно или ударяясь о берег, высвобождая часть своей энергии в атмосферу в виде морских брызг», — пояснил Шэнцянь Чжоу, постдокторант в лаборатории Вана и первый автор статьи.

Данные показали, что вклад морских аэрозолей в концентрацию ядер конденсации облаков и массу частиц может увеличиваться более чем в три раза и превышать 10 микрограмм на кубический метр. Эти эффекты широко распространены, поскольку значительная часть побережий мира регулярно испытывает сильное волнение. Анализ волновой статистики у 12 прибрежных обсерваторий, от Северной Атлантики до Австралии, показал, что периоды высокой волновой активности в некоторые сезоны на нескольких станциях длятся более половины времени, и зыбь играет доминирующую роль.

«Наше исследование показывает, что это разрушение волн у берега генерирует множество мелких частиц, которые вносят большой вклад в прибрежные ядра конденсации облаков. Это означает, что многие предыдущие исследования, использовавшие прибрежные измерения для изучения морских аэрозолей над открытым океаном, вероятно, переоценивали их вклад в ядра конденсации и, следовательно, влияние на облака и климат», — отметил Цзянь Ван.

Кроме того, прибрежные морские аэрозоли могут оказывать существенное воздействие на окружающую среду в прибрежных регионах. В периоды высокой волновой активности увеличивается массовая концентрация взвешенных частиц (PM), что важно для качества воздуха. В морские брызги могут попадать загрязняющие вещества из морской воды, такие как биогенные токсины, вредоносные водоросли и другие антропогенные загрязнители, которые затем выбрасываются в атмосферу и вдыхаются людьми, что может влиять на здоровье населения, особенно в густонаселённых прибрежных регионах с загрязнённой водой.