Метеорологи уточнили оценку эффекта Туми в два раза

Косвенное действие аэрозолей на атмосферу выражается в охлаждающем эффекте величиной −1,1±0,8 ватт на квадратный метр, из которых −0,75 ватт на квадратный метр приходится на эффект Туми. Эта оценка вдвое точнее предыдущих. Ученые смогли рассчитать ее по спутниковым снимкам аэрозольных выбросов кораблей и низких облаков над морями. Результаты их исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Аэрозоли, которые поступают в атмосферу в результате антропогенного загрязнения, могут увеличивать концентрацию и уменьшать размеры водяных капель внутри облаков за счет образования новых ядер конденсации — метеорологи называют это эффектом Туми. Такое косвенное действие аэрозолей охлаждает атмосферу за счет отражения солнечной радиации и оценивается в диапазоне от —1,7 до —0,3 ватт на квадратный метр на основе прямых наблюдений. Этот разброс значений в 1,4 ватта на квадратный метр является одной из главных неопределенностей в климатической системе, так как составляет примерно половину от величины удельного антропогенного потепления за счет действия парниковых газов.

Ученые под руководством Юаня Тяньлэ (Tianle Yuan) из Университета Мэриленда в Балтиморе уточнили оценку косвенного влияния аэрозолей на климат. При этом они учитывали не только эффект Туми, но также и другие параметры, которые меняются под действием аэрозолей — общую облачность (cloud coverage, Cf) и восходящий поток влаги (liquid water path, LWP). Взаимодействие аэрозолей и облаков они наблюдали по спутниковым снимкам морей, над которыми низкие облака подвергаются влиянию аэрозолей, выбрасываемых морскими судами. Для этого метеорологи использовали данные CERES и MODIS с 2003 по 2020 годы и сравнивали фоновые низкие облака и те облака, что были загрязнены аэрозолями.

Оказалось, что в загрязненных аэрозолями облаках размеры капель уменьшаются в среднем на 2,9 микрометра, поток влаги с каждого квадратного метра морской поверхности увеличивается на 5,83 грамм, а общая облачность растет на девять процентов. Это свидетельствует о том, что аэрозольные выбросы кораблей делают облака ярче, причем не только за счет эффекта Туми, но и за счет увеличения потока влаги. Новая количественная оценка эффекта Туми составила −0,75 ватт на квадратный метр, из которых −0,0083±0,012 ватт на квадратный метр приходятся на неучтенный ранее эффект усиления потока влаги. Также не учтенный ранее рост облачности добавляет еще 52 процента общему охлаждающему эффекту и составляет −0,39±0,01 ватт на квадратный метр. Общая обновленная оценка косвенного охлаждающего действия аэрозолей на атмосферу составила −1,1±0,8 ватт на квадратный метр и стала вдвое точнее. Теперь она поможет улучшить климатические модели и точнее прогнозировать отклик климата на антропогенное воздействие.

Ученые уже предупреждали о том, что в климатических прогнозах и разработке мер адаптации не стоит полагаться на охлаждающее действие антропогенных аэрозолей, ведь воздух в XXI веке постепенно становится чище: с 2011 года среднемировая концентрация твердых частиц PM 2.5 в нем перестала расти и в следующие десять лет снизилась примерно на четыре микрограмма в каждом кубическом метре.