Аэрозоли могут повлиять на климат сильнее, чем считалось ранее

Важные новости

Аэрозоли могут повлиять климат больше, чем считалось ранее

Схематическая диаграмма, описывающая влияние взаимодействия облаков с поверхностью на взаимодействие аэрозоля и облаков. Когда облако связано с поверхностью, облако образуется вблизи верхней части планетарного пограничного слоя (ППС), которое сильно взаимодействует с хорошо перемешанным аэрозолем, тогда как в условиях развязки они взаимодействуют мало. Поскольку аэрозоль изменяет микрофизику облаков (большее количество аэрозоля приводит к образованию большего количества облачных капель с меньшим размером частиц, что делает облако ярче), солнечное излучение, отраженное облаком, больше проявляется в связанных условиях, чем в разделенных условиях, или более сильный охлаждающий эффект, как показано оранжевыми стрелками. В результате отсутствие учета связи облаков с поверхностью имеет тенденцию приводить к недооценке косвенного радиационного воздействия аэрозолей, что, вероятно, является основным фактором, способствующим систематическим расхождениям между оценками эффекта охлаждения аэрозоля, основанными на наблюдениях и на основе моделей. . Фото: Прогресс науки (2024 г.). DOI: 10.1126/sciadv.adl5044

Ключом к улучшению прогнозирования климата является улучшение понимания воздействия аэрозоля на облака, широко известного как взаимодействие аэрозоля с облаком, согласно новому исследованию, проведенному под руководством Земли. Исследователи Междисциплинарного центра системных наук (ESSIC) опубликовали в Прогресс науки.

В ходе исследования ученые изучили способы взаимодействия облаков с аэрозолями — мельчайшими частицами в воздухе из различных источников, таких как пыль, дым или загрязнения от автомобилей и заводов. . Этот процесс, известный просто как взаимодействие аэрозоля и облаков, был определен Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) в качестве передового направления науки о климате.

«Взаимодействие аэрозоля и облаков остается крупнейшим источником неопределенности в понимании климата Земли и прогнозировании его будущих изменений, особенно тех, которые вызваны антропогенными выбросами, такими как сульфаты, нитраты и черный углерод», — говорит Чжанцин Ли, заслуженный профессор университета UMD и соответствующий автор на бумаге.

Частицы аэрозоля действуют как «семена», вокруг которых конденсируется водяной пар, образуя капли облаков. Когда в атмосфере больше аэрозолей, появляется больше облачных капель, что может сделать облачные капли меньше, облака толще и, следовательно, лучше отражать поступающую солнечную радиацию. Например, после извержения вулкана большое количество аэрозолей в атмосфере может привести к образованию большего количества облаков, что приведет к охлаждающему эффекту на климат Земли.

На взаимодействие аэрозоля и облаков влияет облачность. поверхностная связь или способы взаимодействия облаков с поверхностью Земли и ее пограничным слоем атмосферы. Традиционно исследования взаимодействия аэрозоля и облаков не учитывали связь между взаимодействием облаков с поверхностью и активностью аэрозоля.

«Наш новый подход в этом исследовании конкретно направлен на то, как эта связь меняет способ воздействия аэрозолей на облака», — объясняет Тяньнин Су, который в настоящее время работает в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии, но проводил это исследование, когда был научным сотрудником ESSIC. , «Это похоже на проверку того, «подключены» ли облака к тому, что происходит на земле, или они как бы плывут независимо».

Исследователи обнаружили, что связь облаков с поверхностью играет важную роль во взаимодействиях аэрозоля и облаков. По мере того как поверхность Земли нагревает воздух над ней, воздух становится легче и начинает подниматься вверх. Этот процесс действует как туннель, соединяющий облака с поверхностью земли.

Когда «туннель» открыт и активен, аэрозоли могут распространяться по слоям облаков и равномерно распределяться по пограничному слою, что приводит к более равномерному образованию облаков и более сильному эффекту охлаждения. С другой стороны, когда облака разделены или когда этот туннель закрыт, аэрозоли могут вести себя непредсказуемым образом, что приводит к изменению свойств облаков и, следовательно, к большим неопределенностям в количественной оценке взаимодействия аэрозоля и облака, как сообщается в IPCC.

Это несоответствие между связанными и разделенными облаками помогает объяснить, почему климатические модели и наблюдения часто не совпадают.

«Основная причина не учитывать это в предыдущих исследованиях заключается в трудностях определения состояния связи для континентальных облаков. Эта проблема была преодолена в наших более ранних исследованиях, что привело к нескольким прорывам, как это было недавно показано в EOS…», — говорит Ли. /p>

Учитывая роль связи облаков с поверхностью во взаимодействии аэрозолей и облаков, исследователи полагают, что мы сможем получить более точные оценки того, как аэрозоли влияют на облака и изменение климата. Далее, команде интересно увидеть, как эти выводы применимы в глобальном масштабе.

«Если мы сможем определить связь облаков и поверхности по всему миру, мы сможем значительно улучшить нашу количественную оценку аэрозольных климатических эффектов», — говорит Су: «Цель состоит в том, чтобы интегрировать это новое понимание в более широкие климатические прогнозы, чтобы уменьшить неопределенность и сделать более точные прогнозы изменения климата».

Дополнительная информация: Тяньнин Су и др., Ограничение эффектов взаимодействия аэрозоля и облаков путем учета связи между облаком и поверхностью земли, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adl5044

Информация журнала: Достижения науки

Предоставлено Университетом Мэриленда

Новости сегодня

Последние новости