Сажа оказывает мощное влияние на климат Тибетского плато
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Atmospheric Chemistry and Physics, в некоторых случаях сажа — мелкая черная углеродная пыль, выделяемая печами, автомобилями и промышленными предприятиями, — может оказывать более сильное климатическое воздействие, чем парниковые газы.
Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США, Мичиганского университета и NOAA (Национального управления океанических и атмосферных исследований) обнаружили, что сажа, оседающая на снегу массивного Тибетского плато, может сильнее влиять на таяние снега и муссонные погодные режимы в Азии, чем углекислый газ и сажа в воздухе. Сажа на снегу вызывает более раннее ежегодное таяние ледников на плато, что приводит к нехватке воды для сельскохозяйственных культур у фермеров внизу летом. По цепной реакции это таяние также усиливает две основные муссонные системы региона над Индией и Китаем.
«На глобальном уровне наибольшее беспокойство, связанное с изменением климата, вызывают парниковые газы, такие как углекислый газ, — сказал ведущий автор статьи, атмосферный ученый из PNNL Юнь Цянь. — Но наше исследование показывает, что в некоторых местах, таких как Тибетское плато, сажа может нанести больший ущерб».
Исследователи сосредоточились на Тибетском плато, огромном возвышении между Китаем и Индией, которое сильно влияет на погоду в Азии. Плато также является домом для крупнейшего объема льда за пределами полюсов. Таяние его снегов и ледников питает большинство крупных рек региона.
В последние два десятилетия сажа все больше загрязняет снежные поверхности плато. Как побочный продукт быстрого промышленного и сельскохозяйственного роста в Азии, она оседает на снегу. Темная сажа поглощает гораздо больше солнечного тепла, чем чистый белый снег, что ускоряет таяние. Плато также получает больше прямого солнечного света, чем отдаленные полюса, усиливая этот эффект.
Чтобы выяснить степень влияния сажи, Цянь и его коллеги использовали глобальную климатическую компьютерную модель Community Atmosphere Model. Они смоделировали сценарии с сажей на снегу, сажей в воздухе и повышенным содержанием CO₂.
Расчеты модели показали, что сажа на снегу и CO₂ по отдельности повышали температуру примерно на 2 °F (около 1.1 °C). Однако CO₂ повышал температуру равномерно по региону, включая океан, а сажа на снегу значительно нагревала только Тибетское плато и север Азии. Это увеличивает разницу температур между воздухом над сушей и океаном, что является движущей силой муссонов.
При моделировании стока воды сажа на снегу также выделялась. Она сама по себе существенно увеличивала сток в конце зимы и начале весны, а затем уменьшала его в конце весны и начале лета. При сочетании всех трех сценариев сток увеличивался на 0.44 мм в день с февраля по апрель и уменьшался на 0.57 мм в день с мая по июль. Это дает больше воды зимой, когда она не очень нужна фермерам, и меньше — летом, в период вегетации.
Исследователи объясняют, что сажа на снегу эффективнее тает снежный покров из-за непосредственного контакта с ним. CO₂ и сажа в атмосфере должны передавать поглощенное тепло вниз, к плато, при этом часть тепла теряется.
Тибетское плато действует как естественный тепловой насос для погоды региона. Но из-за сажи снег тает быстрее, обнажая поверхность плато. Меньше снега, отражающего солнечное тепло, означает, что плато поглощает больше солнечной энергии, что, по гипотезе ученых, приводит к дополнительному прогреву атмосферы над ним.
Из-за сажи на снегу температура поверхности над плато в мае повысилась более чем на 2 °F. Это вызывает более раннее начало Южноазиатской муссонной системы, которая приносит больше дождей в центральную и северную Индию в мае.
Эффект сажи на снегу сохраняется в течение лета и вызывает изменения в Восточноазиатской муссонной системе над Китаем. К июлю большая часть снега на плато уже тает, а обнаженная почва дополнительно нагревает воздух. Это усиливает муссон. Модели показали увеличение осадков на 1–3 мм в день над южным Китаем и Южно-Китайским морем. Усиленный муссон продвигается на север Китая, в то время как в центральном Восточном Китае, включая бассейн реки Янцзы, осадков становится меньше.
Авторы отмечают, что существующие глобальные климатические модели имеют слишком грубое разрешение для точного отображения сложного рельефа Тибетского плато, что, вероятно, приводит к переоценке снежного покрова. Таким образом, полученные результаты представляют максимально возможное влияние сажи на гидрологические и погодные системы региона.
Будущие исследования также должны учитывать пыль, которая разносится по Азии ветром. Хотя сажа, как полагают, оказывает большее влияние на таяние снега на единицу массы, общее количество пыли в регионе, вероятно, больше. Однако смоделировать пыль сложнее, так как ее источники не так легко измерить, как источники сажи.