Климатическая система Земли оказалась более устойчивой благодаря морским процессам

Исследование, проведённое в Европейской организации по ядерным исследованиям CERN, представило редкий в современных климатических дискуссиях осторожно оптимистичный вывод о том, что Земля может обладать большей устойчивостью к антропогенному потеплению, чем считалось ранее. Согласно работе, новые данные указывают на то, что фитопланктон производит значительно больше охлаждающих аэрозольных частиц, влияющих на формирование облаков, чем это было заложено в прежних климатических моделях.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, было выполнено в рамках коллаборации CLOUD и анализирует изменения в атмосфере, происходившие с начала массового использования ископаемого топлива. Учёные описывают, как взаимодействие облаков и аэрозолей эволюционировало в условиях растущих выбросов, и приходят к выводу, что часть природных процессов способна компенсировать часть антропогенного воздействия, создавая более сложную и менее однозначную картину климатической системы.

В центре исследования находятся облачные конденсационные ядра, или CCN — микроскопические частицы, вокруг которых формируются облака. Увеличение концентрации аэрозолей в атмосфере может усиливать отражение солнечного излучения и способствовать образованию более многочисленных и более ярких облаков, что в целом оказывает охлаждающий эффект на климат. В работе подчёркивается, что значительная часть таких частиц возникает в результате процессов нуклеации, включая химические реакции в атмосфере.

Отдельное внимание уделяется роли выбросов диоксида серы, образующихся при сжигании ископаемого топлива. Эти выбросы приводят к формированию серной кислоты, которая долгое время считалась ключевым компонентом образования новых аэрозольных частиц. Однако учёные отмечают, что хотя такие частицы действительно способны частично компенсировать парниковый эффект, они одновременно оказывают негативное влияние на здоровье человека, повышая риск заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

Согласно авторам исследования, сокращение выбросов диоксида серы, направленное на улучшение качества воздуха, может иметь непреднамеренный климатический эффект. Уменьшение концентрации аэрозолей способно снизить их охлаждающее воздействие, что потенциально приведёт к ускорению глобального потепления по мере возвращения их уровней к доиндустриальным значениям. Таким образом, формируется сложная «парадоксальная» ситуация, в которой меры по защите здоровья населения могут косвенно усиливать климатические изменения.

Ключевым результатом работы стало выявление ранее недооценённого источника аэрозолей — биологических процессов в океане. Около 20% атмосферной серы связано с деятельностью морского фитопланктона, который выделяет диметилсульфид. В атмосфере он окисляется с образованием серной и метансульфоновой кислот, причём последняя долгое время оставалась недостаточно изученной в контексте образования частиц.

Эксперименты и моделирование, проведённые в рамках CLOUD, показали, что метансульфоновая кислота может активно участвовать в образовании и росте частиц. При температурах ниже −10 °C она запускает нуклеацию в присутствии аммиака не хуже серной кислоты, а при температурах ниже +10 °C способствует росту частиц даже при минимальных концентрациях аммиака. По оценкам исследователей, это может ускорять скорость образования частиц до десяти раз и их рост до двух раз по сравнению с ранее используемыми моделями.

Авторы работы также отмечают, что аналогичные процессы, связанные с образованием аэрозолей над тропическими лесами с участием изопрена, в сочетании с новыми морскими механизмами указывают на более высокую устойчивость биосферы. Представитель CERN по научным исследованиям и вычислениям Готье Амель де Моншено, не участвовавший в работе напрямую, подчеркнул, что более глубокое понимание аэрозолей необходимо для уточнения климатической чувствительности планеты и прогнозов глобального потепления.