Облака меняют климат: как облака влияют на изменение температуры
Средняя температура поверхности Земли с 1750 года увеличилась на 8 градусов.
Когда концентрация углекислого газа в атмосфере увеличится вдвое,
а это ожидается к концу 21 века,
исследователи утверждают,
что глобальная температура поднимется на 1,5-4,5° С.
Если повышение будет минимальным, в 1,5°C,
то мы частично к этому готовы, и нам проще адаптироваться к тому,
что некоторые регионы становятся менее плодородными и засушливыми,
а другие более тёплыми, влажными и плодородными.
С другой стороны, потепление на 4,5°C будет сходно по интенсивности с потеплением,
произошедшим после максимального оледенения 22 000 лет назад,
когда большая часть Северной Америки была покрыта слоем льда толщиной в 2 км.
Это было бы резкой переменой климата.
Поэтому для учёных очень важно прогнозировать изменение температур
как можно точнее, чтобы общество могло планировать будущее.
Сейчас предсказания настолько неточны,
что нельзя быть уверенным, как лучше реагировать на изменение климата.
Но прогноз об удвоении уровня углекислого газа при потеплении на 1,5-4,5°С
не менялся уже 35 лет.
Почему же мы не можем уточнить эту цифру?
Причина в том, что мы не до конца понимаем аэрозоли и облака.
Но новый эксперимент, проводимый в ЦЕРН, решает эту проблему.
Чтобы определить, как изменится температура,
учёным нужно узнать так называемую чувствительность климата Земли —
изменение температуры под влиянием радиационного воздействия.
Радиационное воздействие — это дисбаланс между энергией,
полученной от Солнца, и энергией, отданной обратно в космос,
подобный дисбалансу, вызванному увеличением парниковых газов.
Чтобы восстановить баланс, Земля нагревается или охлаждается.
Мы можем определить чувствительность климата
путём эксперимента,
проведённого в индустриальную эпоху в 1750-х годах,
а затем использовать эту цифру для оценки дальнейшего повышения температуры
под воздействием радиации разной интенсивности в 21 веке.
Чтобы это сделать, нам нужно знать две вещи:
насколько повысилась температура с 1750 года
и разницу радиационного воздействия климата нашего периода
и доиндустриального.
Что касается радиационного воздействия, мы знаем, что деятельность человека
увеличила содержание парниковых газов в атмосфере,
повысив температуру планеты.
Но в то же время наша деятельность увеличила количество
аэрозольных частиц в облаках, которые охладили планету.
Концентрацию парникового газа доиндустриальных времён легко измерить
благодаря пузырькам газа в ледяном щите Гренландии и Антарктики.
Так что воздействие парниковых газов хорошо известно.
Но у нас нет способа узнать, какой была облачность в 1750 году.
Именно это и затрудняет установление чувствительности земного климата.
Чтобы узнать уровень облачности доиндустриального периода,
мы должны использовать компьютерные модели, которые надёжно воссоздают процессы,
отвечающие за формирование аэрозолей в облаках.
Большинство людей при слове «аэрозоль» вспоминают о лаке для волос,
но это только один вид аэрозолей.
Атмосферные аэрозоли — это крошечные жидкие или твёрдые частицы, находящиеся в воздухе.
Они бывают первичными —
пыль, брызги морской воды или сожжённая биомасса —
и вторичными, полученными от преобразования газа в атмосфере в твёрдые частицы,
это также называют нуклеацией частиц.
В атмосфере аэрозоли везде:
они могут блокировать солнечный свет в загрязнённой городской среде
или прикрыть далёкую гору голубой дымкой.
Но важнее то, что капли облаков не могут сформироваться без аэрозольных частиц.
Поэтому без аэрозольных частиц не будет облаков,
а без облаков не будет пресной воды.
Климат станет намного жарче, и жизни не будет.
То есть своим существованием мы обязаны аэрозольным частицам.
Однако несмотря на их важность,
процесс образования аэрозолей в атмосфере
и их влияние на облака изучены весьма плохо.
Даже пары́, ответственные за формирование аэрозольных частиц,
не слишком хорошо изучены,
так как они присутствуют в небольшом количестве:
около одной молекулы на миллионы молекул воздуха.
Это непонимание является основной причиной
неопределённости по поводу чувствительности климата
и, соответственно, большого количества климатических прогнозов.
Тем не менее в ЦЕРНе начался эксперимент, вполне предсказуемо названный «Облако»,
для которого построили стальной сосуд, достаточно большой
и имеющий низкий уровень загрязнения,
который впервые позволит изучить образование аэрозолей
в условиях лаборатории.
За первые 5 лет работы «Облако» определило пары́,
ответственные за образование аэрозольных частиц в атмосфере,
включающие в себя серную кислоту, аммиак, амины
и биогенные пары́ из деревьев.
Используя ионизирующий пучок частиц из протонного синхротрона ЦЕРН,
«Облако» также исследует, усиливают ли галактические
космические лучи образование аэрозолей в облаках.
Они рассматриваются как возможный неучтённый климатообразующий фактор,
так как поток лучей из атмосферы меняется
в зависимости от солнечной активности.
Проект «Облако» должен дать ответы на два больших вопроса:
во-первых, какая облачность была в доиндустриальном климате,
и, следовательно, как изменились облака из-за деятельности человека?
Эти ответы помогут сделать более точные климатические прогнозы в 21 веке.
А во-вторых, могут ли загадочные наблюдения изменений солнечного климата
в доиндустриальную эпоху объясняться влиянием
галактических космических лучей на облака?
Амбициозные, но реалистичные цели. Если не витать в облаках.