Влияние морского запаха переоценено современными климатическими моделями

Лейпциг. Образование диоксида серы (SO₂) при окислении диметилсульфида (ДМС) и, как следствие, образование охлаждающих облаков над океанами, по-видимому, переоценено в современных климатических моделях. К такому выводу пришли учёные из Института тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS) по результатам модельного исследования влияния ДМС на атмосферную химию. До сих пор модели, учитывающие только окисление в газовой фазе, описывают лишь один путь окисления и пренебрегают важными процессами в водной фазе атмосферы, пишет команда в журнале PNAS. Эта публикация представляет собой наиболее полное на сегодняшний день механистическое исследование многофазного окисления данного соединения. Результаты показали, что для улучшения понимания атмосферной химии и её климатических эффектов над океанами необходимы более детальные знания о многофазном окислении ДМС и его продуктов. Это также повысит точность климатических прогнозов.

Диметилсульфид (ДМС) образуется микроорганизмами и, например, входит в состав запаха человеческого дыхания. Однако приятнее вспоминать его как типичный запах моря. ДМС представляет собой наиболее распространённое природное серосодержащее соединение, поступающее в атмосферу. Основной источник — океаны, покрывающие около 70% поверхности Земли. ДМС образуется фитопланктоном и затем выделяется из морской воды. В атмосфере ДМС окисляется до серной кислоты (H₂SO₄) через диметилсульфоксид (ДМСО) и диоксид серы (SO₂). Серная кислота может образовывать новые ядра конденсации облаков, из которых возникают новые облачные капли. Таким образом, морские облака становятся визуально ярче, что влияет на радиационный эффект облаков и, следовательно, на климат Земли.

Процесс окисления ДМС уже исследовался в различных модельных работах, однако без точного учёта химии водной фазы. Чтобы заполнить эти пробелы, учёные TROPOS разработали комплексный механизм многофазной химии («Chemical Aqueous Phase Radical Mechanism DMS Module 1.0»). Этот механизм был связан с детальными механизмами газовой (MCMv3.2) и водной (CAPRAM) фаз и применён в модели SPACCIM. Модель SPACCIM была разработана в TROPOS и, благодаря детальному и комбинированному описанию микрофизических и химических процессов в аэрозолях и облаках, особенно подходит для комплексных исследований атмосферных многофазных процессов.

Важнейший результат нового моделирования показал: «Процессы в водной фазе существенно снижают количество диоксида серы и увеличивают количество метансульфоновой кислоты (МСА). В более ранних моделях существовал разрыв между прогнозируемыми значениями и измерениями. Теперь учёным удалось разрешить это противоречие и подтвердить важность водной фазы для атмосферного окисления диметилсульфида и его продуктов, таких как МСА», — сообщает доктор Андреас Тилгнер из TROPOS.

Результаты показывают, что роль ДМС в климате Земли всё ещё недостаточно понятна, несмотря на множество глобальных модельных исследований. «Наши симуляции указывают на то, что увеличение выбросов ДМС приводит к более высокой массовой нагрузке аэрозольных частиц, но не обязательно к увеличению их числа или количества облачных капель. Эти результаты важны для понимания климатических процессов между океаном и атмосферой. Кроме того, постоянно обсуждаются идеи геоинженерии, надеющиеся на увеличение количества охлаждающих облаков за счёт удобрения океана», — поясняет профессор Хартмут Херрманн из TROPOS. Однако данное исследование предполагает, что образование диоксида серы менее выражено, а влияние на эффект обратного отражения облаков ниже, чем ожидалось. Следовательно, соответствующие геоинженерные подходы могут быть менее эффективными, чем предполагалось.