Аэрозоли черного углерода, нагревающие Арктику: большой вклад в сжигание биомассы на средних широтах

За последние несколько десятилетий среднегодовая температура в е повышалась почти в два раза быстрее, чем в других регионах мира. Хотя основной движущей силой этого потепления является глобальное увеличение концентрации углекислого газа, различные климатические факторы и процессы обратной связи усиливают потепление в Арктике. Аэрозоли черного углерода (ЧУ) в Арктике привлекают внимание как фактор, влияющий на климат, который ускоряет это потепление.


СУ, выбрасываемые в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива и биомассы, эффективно поглощают солнечную радиацию и нагревают атмосферу. Кроме того, СУ, осажденные на снегу и льду, могут снизить их отражательную способность и ускорить их таяние. Считается, что большая часть Арктического БК доставляется из регионов за пределами Арктики. Тем не менее, оценки относительного вклада различных источников в ЧС Арктики и, следовательно, воздействия ЧС на климат, по-прежнему имеют значительные неточности.

Содержание исследования

Исследовательская группа измерила вертикальные профили массовых концентраций СУ на высоте до 5 км в Арктике в марте-апреле 2018 года в рамках проекта моделирования полярных авиадиспетчеров и моделирования регионального климата Арктики (PAMARCMiP), возглавляемого Институтом Альфреда Вегенера (AWI) в Германии. . Наблюдения проводились с использованием исследовательского самолета AWI Polar 5 и станции Nord (81,6 ° с.ш., 16,7 ° з.д.) в качестве оперативной базы. Наблюдаемые массовые концентрации СУ сравнивались с данными, полученными в ходе прошлых весенних экспериментов с самолетами в Арктике (ARCTAS в 2008 г., HIPPO в 2010 г. и NETCARE в 2015 г.) с целью выявления факторов, ответственных за межгодовые колебания численности СУ.

Массовая концентрация черного углерода в 2018 году составляла от 7 до 23 нанограммов на кубический метр (нг · м-3), которые были сопоставимы с показателями 2010 года. С другой стороны, систематически более высокие значения наблюдались в 2008 и 2015 годах на всех высотах до 5 км. Несмотря на то, что каждое измерение с самолета проводилось на ограниченной территории и в течение ограниченного периода времени, эти результаты показывают значительные межгодовые колебания массовых концентраций СУ весной в Арктике.

Полученные результаты

Исследовательская группа обнаружила, что относительные изменения в годовом изменении «вертикально интегрированных массовых концентраций СУ», то есть количества СУ в столбцах на высоте от 0 до 5 км, в целом соответствовали изменениям при сжигании биомассы. деятельность, оцененная с использованием спутникового подсчета пожаров MODIS, обнаруженных на широтах к северу от 50º северной широты. Перенос воздуха под влиянием сжигания биомассы в регионах между широтами 45-60 ° северной широты и 30-50 ° восточной долготы и 100-130 ° восточной долготы (западная и восточная Евразия, соответственно), вероятно, был ответственным за наблюдаемое повышение уровней СУ в Арктике. весна.

Во время PAMARCMiP в 2018 году слой загрязнения, источником которого, вероятно, было горение биомассы в средних широтах, иногда был виден через иллюминаторы исследовательского самолета. Вероятно, что более частый перенос загрязнения от сжигания биомассы в Арктику происходил в периоды наблюдений в 2008 и 2015 годах.

Исследовательская группа также изучила, в какой степени текущее численное моделирование может воспроизвести наблюдаемую годовую изменчивость в количестве столбцов BC. Численные модели могут отдельно оценивать вклад антропогенных источников ЧУ и от сжигания биомассы. Численные модели относительно хорошо воспроизводили наблюдения в 2010 и 2018 годах, когда активность сжигания биомассы была низкой, тогда как они показали гораздо меньшие значения, чем наблюдения в 2008 и 2015 годах, когда активность сжигания биомассы была высокой. Эти результаты предполагают, что современные численные модели в целом хорошо воспроизводят вклад антропогенных ЧУ, в то время как они значительно (в три раза) недооценивают вклад ЧУ от сжигания биомассы.