Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

Выхлоп не помеха облакам

Маслянистые частицы не влияют на процесс образования облаков

Дмитрий Малянов 19.02.2013, 10:07
Процесс образования облаков изучила с борта самолета «облачная машина» iStockPhoto
Процесс образования облаков изучила с борта самолета «облачная машина»

Маслянистые и вязкие частицы не влияют на процесс образования облаков, установили климатологи в серии опытных замеров конденсационной активности аэрозолей в разных частях планеты. Этот результат ликвидирует неопределенность при оценке вклада разнообразных выхлопов и выбросов в изменение климата.

Вязкие и маслянистые органические соединения, попадающие в атмосферу с промышленными выбросами и при сжигании углеводородного топлива, не влияют на скорость образования облаков, установили климатологи в серии экспериментов с «летающей облачной трубой» — активным высотным спектрометром облачных ядер конденсации. Полученные результаты позволят построить более точные модели, описывающие влияние различных антропогенных факторов на климат.

Прогнозирование глобальной погоды с помощью «чистых» газодинамических моделей, описывающих тепловой обмен между атмосферой, твердой поверхностью Земли и океанами, означает получение таких же «чистых», далеких от реальности результатов, не учитывающих множество известных и малоизученных факторов, влияющих на климат.

Уверенных гарантий, что выводы некоторых исследовательских групп (например, о связи глобального потепления с ростом концентрации CO2) описывают реальное положение дел, а не являются следствием неполноты используемых моделей, дать пока никто не в состоянии.

Единственный способ уменьшить эту неопределенность — сделать модели более «грязными», то есть учесть максимальное число известных факторов, влияющих на климат.

«Грязными» почти в буквальном смысле: в последние несколько лет все более популярными объектами климатических исследований становятся различные атмосферные загрязнения — аэрозоли. Воздушная взвесь мельчайших твердых и жидких частиц может влиять на климат как прямо — экранируя часть радиации Солнца и Земли, так и косвенно — изменяя скорость конденсации водяного пара, и, таким образом, скорость формирования облаков — один из важнейших показателей при изучении климата.

Частицами, играющими роль центров конденсации пара, могут быть кристаллы морской соли и другая мелкодисперсная минеральная пыль естественного и искусственного происхождения (нитраты, сульфаты, сажа и т. д.), растительная пыльца, микроорганизмы, присутствующие даже в верхней тропосфере, а также вторичные аэрозоли, например микрокапли серной кислоты, которая образуется при окислении двуокиси серы вулканического происхождения в присутствии водяных паров.

В списке атмосферных взвесей есть еще один компонент, который, как считалось долгое время, существенно влияет на процесс образования облаков, — маслянистые и вязкие органическая соединения, попадающие в атмосферу при сжигании углеводородного и биотоплива. Предполагалось, что на различных аэрозольных частицах, оказавшихся в оболочке из такой «прилипчивой» органики, водяной пар конденсируется медленнее, что, в свою очередь, меняет характеристики облачности в районах, где наблюдается ее повышенная концентрация в атмосфере.

Оценить влияние таких аэрозолей на климат особенно важно в случае регионов, зависящих от муссонных осадков, например Южной Азии и Индии, где сжигаются большие объемы дешевого дизельного и биотоплива.

Согласно результатам исследования, полученным группой климатологов из Технологического института Джорджии (США) и опубликованным в Proceedings of the National Academy of Sciences, представление об угнетающем действии маслянистых аэрозольных взвесей на процесс образование облаков неверно.

Группа провела высотные и наземные замеры конденсационной активности различных аэрозолей, включая углеводородно-пылевые взвеси, в десяти различных регионах Северного полушария, включая место аварии нефтедобывающей платформы Deepwater Horizon в Мексиканском заливе.

«Оказалось, что не имеет никакого значения, сколько такой органики взвешено в атмосфере и есть ли она там вообще: во всех случаях скорость образования микрокапель оставалась одинаковой. Даже в экстремальных условиях, сложившихся над местом аварии Deepwater Horizon скорость не отличалась от типичной скорости конденсации водяного пар на взвешенных в воздухе частицах морской соли», — констатирует Атанасиос Ненес, профессор Школы химического и биомолекулряного инжиниринга Технологического института Джорджии.

Для изучения активности аэрозолей группа Ненеса построила конденсационную мини-камеру, состоящую из длинной металлической трубки, внутри которой поддерживался искусственный градиент температуры — высокой на входе и низкой на выходе. Стены камеры специально увлажнялись для поддержания нужных концентраций водяного пара.

Камера, установленная за бортом самолета, выполняла функцию своеобразной облачной машины.

Испаренная со стенок трубки влага конденсировалась в холодной части на постоянно поступающих в камеру частицах атмосферных аэрозолей, которые сразу же поступали в счетчик частиц и хроматограф, где анализировался их химический состав. «Единственная разница между облаком внутри камеры и снаружи состояла в том, что мы могли точно регулировать температуру и количество водяного пара. Это позволяло производить точный замер конденсационной активности атмосферных аэрозолей», — объясняет Ненес.

В общий сложности начиная с 2004 года Ненес и его студенты организовали десять миссий на самолетах NASA, Национального научного фонда, морского флота США и Национального управления океанических и атмосферных исследований, проведя замеры над территориями Арктики, Канады (в период лесных пожаров), промышленными зонами США, Мексиканским заливом, лесами Финляндии и Средиземноморьем, атмосфера над которым часто загрязнена пылью, приносимой из Сахары.

Несмотря на то что состав аэрозольных взвесей, попадавших в камеру, был всегда разным, темпы конденсации водяного пара и образования микрокапель оставались одинаковыми, в том числе над промышленными зонами и местом аварии Deepwater Horizon, где концентрация маслянистых и вязких аэрозолей была высокой и даже экстремально высокой.

Строго говоря, поскольку режимы влажности и температуры, создаваемые в конденсаторе, несколько отличались от естественных, полученные результаты отображают скорей искусственные сценарии образования облаков, реализованные в камере без учета таких факторов как, например, солнечная радиация или естественная турбулентность.

Но даже при учете этих факторов и коррекции некоторых данных вывод, что органические аэрозоли не влияют на скорость формирования облаков, остается, по мнению авторов статьи, в силе.

Таким образом, предыдущие представления об особой роли органических аэрозолей в регуляции климата посредством изменения характеристик облачности тоже должны быть пересмотрены. Возможно, их влияние проявляется в чем-то другом, но на облачность грязные выхлопы мазутных, дизельных и дешевых бензиновых двигателей не влияют точно.