В настоящее время климатические модели включают эффект глобального потепления парниковых газов, а также охлаждающий эффект атмосферных аэрозолей. Крошечные частицы, из которых состоят эти аэрозоли, производятся антропогенными источниками, такими как выбросы от автомобилей и промышленности, а также естественными источниками, такими как фитопланктон и морские брызги.
Они могут напрямую влиять на потоки солнечного света и тепла в атмосфере Земли, а также взаимодействовать с облаками.
Один из способов сделать это – усилить способность облаков отражать солнечный свет обратно в космос за счет увеличения концентрации их капель. Это, в свою очередь, охлаждает планету. Количество солнечного света, которое отражается в космос, относится к альбедо Земли.
Однако было крайне ограниченное понимание того, как концентрация аэрозолей изменилась в период между ранней индустриальной эпохой и сегодняшним днем.
Этот недостаток информации ограничивает способность климатических моделей точно оценивать долгосрочное воздействие аэрозолей на глобальные температуры и то, какой эффект они могут иметь в будущем.
Теперь международное исследование, проведенное университетами Лидса и Вашингтона, признало, что отдаленные, нетронутые части Южного полушария открывают окно в то, как выглядела раннеиндустриальная атмосфера.
Команда использовала спутниковые измерения концентрации облачных капель в атмосфере над северным полушарием, сильно загрязненным сегодняшними промышленными аэрозолями, и над относительно нетронутым Южным океаном.
Они использовали эти измерения для количественной оценки возможных изменений альбедо Земли из-за промышленных аэрозолей с 1850 года.
Результаты, опубликованные сегодня в журнале PNAS, предполагают, что концентрации аэрозолей на раннем этапе промышленного производства и количество облачных капель были намного выше, чем в настоящее время оценивается многими глобальными климатическими моделями. Это может означать, что атмосферные аэрозоли, созданные человеком, не обладают таким сильным охлаждающим эффектом, как оценивают некоторые климатические модели. Исследование предполагает, что эффект, вероятно, будет более умеренным.
Со-ведущий автор, Дэниел Маккой, научный сотрудник Школы Земли и окружающей среды в Лидсе, сказал: «Ограничения в нашей способности измерять аэрозоли в раннеиндустриальной атмосфере затрудняли уменьшение неопределенности в отношении того, насколько сильно будет потепление. в 21 веке.
"Ледяные керны обеспечивают концентрацию углекислого газа тысячелетней давности, но аэрозоли не остаются такими же. Один из способов, которым мы можем попытаться заглянуть в прошлое, – это изучить ту часть атмосферы, которую мы еще не загрязнили.
«Эти отдаленные районы позволяют нам заглянуть в наше прошлое, что помогает нам понять климатические данные и улучшить наши прогнозы о том, что произойдет в будущем."
Один из ведущих авторов, Изабель Маккой, из Департамента атмосферных наук в Вашингтоне, сказала: «Одним из самых больших сюрпризов для нас было то, насколько высока концентрация облачных капель в облаках Южного океана. То, как концентрация облачных капель увеличивается в летнее время, говорит нам о том, что биология океана играет важную роль в установлении яркости облаков в незагрязненных океанах сейчас и в прошлом.
"Мы видим высокую концентрацию облачных капель в спутниковых и авиационных наблюдениях, но не в климатических моделях.
Это говорит о том, что есть пробелы в модельном представлении взаимодействий аэрозоля и облака и механизмов образования аэрозолей в нетронутой окружающей среде.
«Продолжая наблюдать за нетронутой окружающей средой с помощью спутников, самолетов и наземных платформ, мы можем улучшить представление сложных механизмов, контролирующих яркость облаков, в климатических моделях и повысить точность наших климатических прогнозов."
Соавтор Лейтон Регейр, научный сотрудник Школы Земли и окружающей среды в Лидсе, сказал: «Наука, поддерживающая наши климатические модели, постоянно совершенствуется. Эти модели решают некоторые из наиболее актуальных и сложных экологических вопросов современности, и климатологи всегда открыто заявляли о существовании неопределенностей.
"Мы собираемся получить ответы, необходимые для борьбы с глобальным потеплением, только путем регулярных опросов ученых. Наша команда использовала миллионы вариантов модели для изучения всех потенциальных неопределенностей, что эквивалентно клиническому исследованию с миллионами участников.
«Мы надеемся, что наши выводы, наряду с исследованиями подробного процесса образования аэрозолей и взаимодействия аэрозолей с облаками в первозданной среде, которые были мотивированы нашей работой, помогут направить разработку следующего поколения климатических моделей."