Выбросы парниковых газов согревают Землю, в то время как мелкие аэрозольные частицы в атмосфере — монотерпены — действуют как охлаждающий механизм. Новое исследование, проведенное Лундским университетом в Швеции и опубликованное в Nature, показывает, что мельчайшие монотерпены увеличиваются за счет атмосферных аэрозольных частиц нормального и большого размеров, но только последние обладают охлаждающим эффектом.
В тропических и хвойных лесных регионах монотерпены, выбрасываемые из леса, являются основными предшественниками образования вторичного органического аэрозоля (SOA) и основным фактором роста новых частиц аэрозоля в климатически важные ядра конденсации облаков (CCN).
Воздух полон мелких частиц в воздухе — аэрозолей. Некоторые из них производятся естественным путем, в то время как другие вызваны сжиганием топлива человечеством. Некоторые из них вредны для нашего здоровья, а другие отражают солнечный свет.
Одним из важных природных источников аэрозолей являются терпены из хвойных лесов. Например, область бореальных хвойных лесов — тайга, которая простирается как лента по всему миру, составляет 14% мирового растительного покрова и, таким образом, является крупнейшей в мире связной экосистемой суши.
Через химические реакции с озоном в атмосфере терпены превращаются в очень легко окисленные кислородом органические молекулы, которые связываются с другими частицами аэрозоля, они уже находятся в воздухе. Это приводит к большему количеству облачных капель, поскольку каждая капля образуется в результате конденсации пара на достаточно большой аэрозольной частице. Большее количество облачных капель приводит к образованию более плотных облаков и снижению инсоляции.
Тем не менее, новое исследование показывает, что этот «эффект хвойных лесов» уменьшился из-за индустриализации. Выбросы аммиака в сельском хозяйстве и диоксида серы из ископаемого топлива изменили правила игры: вместо этого терпены, как и другие органические молекулы, делятся на множество более мелких частиц аэрозоля. Поскольку диаметр очень маленьких аэрозолей меньше длины волны света, частицы не могут отражать свет. Хотя диоксид серы и аммиак являются газами, они генерируют новые частицы в результате химических реакций в атмосфере.
Как это ни парадоксально, большее количество аэрозольных частиц может привести к уменьшению или даже устранению эффекта охлаждения от органических молекул, выделяющихся из лесов. Сильно окисленные органические молекулы оказывают значительное охлаждающее воздействие на климат. При более теплом климате ожидается, что леса будут выделять больше терпенов и, следовательно, создавать больше охлаждающих органических аэрозолей. Однако степень этого эффекта также зависит от объемов выбросов серы, диоксида и аммиака в будущем. Но совершенно очевидно, что это увеличение органических аэрозолей никоим образом не может компенсировать потепление климата, вызванное нашими выбросами парниковых газов.
Понтус Ролдин, Лундский университет, Швеция
Вместе с международной исследовательской группой он разработал модель, которая впервые раскрывает процесс образования новых частиц в этих аэрозолях.
Это исследование может помочь уменьшить неопределенность влияния аэрозольных частиц на облака и климат. С 1980-х годов в Европе и США уже произошло значительное сокращение выбросов диоксида серы, и в Китае также отмечены шаги в правильном направлении. Но сейчас основной является проблема подкисления, наблюдаемая в озерах, лесах и загрязнении воздуха.