Глобальное затемнение
Глобальное затемнение — это уменьшение количества солнечного света, достигающего поверхности Земли.<ref name="IPCC_WGI_Ch11">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="AGU2021">Шаблон:Cite web</ref><ref name="Sington2004">Шаблон:Cite news</ref> Оно вызвано атмосферными частицами, преимущественно сульфатными аэрозолями, которые являются компонентами загрязнения воздуха. Глобальное затемнение было замечено вскоре после того, как в 1950-х годах начались первые систематические измерения солнечной радиации. До 1980-х годов видимый солнечный свет ослабевал на 4–5 % за десятилетие. В эти годы из-за послевоенной индустриализации усилилось загрязнение воздуха. Солнечная активность в этот период не превышала обычных показателей.<ref name="Myhre2013">Шаблон:Cite web</ref><ref name="Eddy1982">Шаблон:Cite journal</ref>
Аэрозоли оказывают охлаждающее воздействие на атмосферу Земли, а глобальное затемнение маскирует масштабы глобального потепления, наблюдаемого на сегодняшний день. В наиболее загрязненных регионах в 1970-х годах даже наблюдалось похолодание.<ref name="Wild2007">Шаблон:Cite journal</ref> Противоположное воздействие на глобальное потепление, по-видимому, благоприятно сказывается на окружающей среде.<ref>SHARMA, AMIT KUMAR, and ANAM FATMA. "Global Dimming: Causes, Effects and Possible Solutions." J. Appl. Soc. Sci 10.3&4: 307-312.</ref> Глобальное затемнение влияет на круговорот воды, снижая испарение, и, вероятно, приводит к уменьшению количества осадков в некоторых регионах. Это могло ослабить южноазиатский муссон и привести к смещению всего пояса тропических дождей на юг в период с 1950 по 1985 год, с последующим ограниченным восстановлением.<ref name="Lau2006">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Fadnavis2021">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Peace2022">Шаблон:Cite journal</ref> Рекордный уровень загрязнения твёрдыми частицами в Северном полушарии стал причиной или, по крайней мере, усугубил проблему с муссонами, которая привела к голоду в Эфиопии в 1984 году.<ref name="Rotstayn and Lohmann 2002">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Hirasawa2022">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="BBC2020">Шаблон:Cite web</ref><ref name="Herman2020">Шаблон:Cite journal</ref>
С 1980-х годов снижение уровня загрязнения воздуха привело к частичному обращению вспять тенденции к уменьшению яркости, которую иногда называют глобальным усилением яркости. Эти изменения способствовали ускорению глобального потепления, которое началось в 1990-х годах.Согласно климатическим моделям, по состоянию на 2021 год эффект затемнения от аэрозолей, скорее всего, компенсирует потепление примерно на 0,5 °C.<ref name="IPCC_WGI_SPM">IPCC, 2021: Summary for Policymakers Шаблон:Wayback. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Шаблон:Wayback [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 3–32, Шаблон:Doi.</ref>По мере того как страны принимают меры по снижению негативного влияния загрязнения воздуха на здоровье граждан, ожидается, что маскирующий эффект глобального потепления будет ослабевать.<ref name="XuRamanathanVictor2018">Шаблон:Cite journal</ref> Сценарии борьбы с изменением климата, необходимые для достижения целевых показателей в 1,5 °C и 2 °C, учитывают прогнозируемое снижение уровня аэрозолей. Однако моделирование влияния аэрозолей на погодные системы остается неопределенным.<ref name="Julsrud2022">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Persad2022">Шаблон:Cite journal</ref>
Процессы, лежащие в основе глобального затемнения, аналогичны впрыскиванию стратосферных аэрозолей. Это предлагаемое солнечное геоинженерное вмешательство, направленное на борьбу с глобальным потеплением путём намеренного выброса отражающих аэрозолей.<ref name="Visioni2020">Шаблон:Cite journal</ref> Впрыскивание стратосферных аэрозолей может быть очень эффективным для остановки или обращения вспять процесса потепления, но оно также окажет существенное влияние на глобальный круговорот воды, региональную погоду и экосистемы. Кроме того, его придётся проводить на протяжении столетий, чтобы предотвратить быстрое и резкое возобновление потепления.<ref name="IPCC_WGI_SRM">Шаблон:Cite journal</ref>
История
В 1970-х годах многочисленные исследования показали, что атмосферные аэрозоли могут влиять на распространение солнечного света в атмосфере. Этот показатель также известен как прямая солнечная радиация.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref> Одно из исследований показало, что на высоте 1,7 км над Лос-Анджелесом проникает меньше солнечного света, даже в те дни, когда не было видимого смога.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Другой учёный предположил, что сульфатное загрязнение или извержение вулкана могли спровоцировать наступление ледникового периода.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite book</ref> 1980-х годах Ацуму Омура, исследователь-географ из Швейцарского федерального технологического института, обнаружил, что солнечная радиация, падающая на поверхность Земли, снизилась более чем на 10% за три предыдущих десятилетия, несмотря на то, что глобальная температура в целом повышалась с 1970-х годов.<ref name="Ohmura and Lang 1989">Шаблон:Cite book</ref><ref name="Wild2009">Шаблон:Cite journal</ref> В 1990-х годах за этим последовали статьи, описывающие многолетнее снижение в Эстонии,<ref name="Russak1990">Шаблон:Cite journal</ref> Германии,<ref name="Liepert1994">Шаблон:Cite journal</ref> Израеле<ref name="Stanhill1992">Шаблон:Cite journal</ref> и по всему бывшему СССР.<ref name="Abakumova1996">Шаблон:Cite journal</ref>
Последующие исследования показали, что в период с конца 1950-х по 1980-е годы количество солнечного света, достигающего поверхности Земли, сокращалось в среднем на 4–5 % за десятилетие, а с учётом 1990-х годов — на 2–3 % за десятилетие.<ref name="Gilgen1998">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Stanhill2001">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Liepert2002">Шаблон:Cite journal</ref> Примечательно, что за всё это время интенсивность солнечного излучения в верхних слоях атмосферы изменилась не более чем на 0,1–0,3 %, что убедительно свидетельствует о том, что причины ослабления света были на Земле. Кроме того, ослабление коснулось только видимого света и инфракрасного излучения, а не ультрафиолетовой части спектра.<ref>Шаблон:Cite news</ref> Кроме того, затемнение происходило даже в ясную погоду и было даже сильнее, чем в пасмурные дни, что доказывает, что оно было вызвано не только изменением облачного покрова.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Причины
Антропогенные сульфаты
Глобальное затемнение в первую очередь вызвано наличием сульфатных частиц, которые находятся в атмосфере Земли в виде аэрозолей.<ref>Шаблон:Cite book</ref> Эти аэрозоли напрямую влияют на затемнение, поскольку отражают солнечный свет, как крошечные зеркала.<ref name="NASA2010">Шаблон:Cite web</ref> Они также оказывают косвенное влияние в качестве ядер конденсации, то есть капли воды в облаках сливаются вокруг частиц. Повышенное загрязнение приводит к увеличению количества твёрдых частиц и, как следствие, к образованию облаков, состоящих из большего количества мелких капель (то есть одно и то же количество воды распределяется по большему количеству капель). Мелкие капли делают облака более отражающими, так что большая часть падающего солнечного света отражается обратно в космос и меньше достигает поверхности Земли. Согласно моделям, эти мелкие капли также уменьшают количество осадков.<ref name="YunQian">Шаблон:Cite web</ref>
До промышленной революции основным источником сульфатных аэрозолей был диметилсульфид, вырабатываемый некоторыми видами океанического планктона. Вторым по величине источником были выбросы в результате вулканической активности, хотя крупные извержения вулканов, такие как извержение вулкана Пинатубо в 1991 году, происходят нечасто. В 1990 году в первом оценочном докладе МГЭИК было указано, что выбросы диметилсульфида составляют 40 миллионов тонн в год, а выбросы вулканов — 10 миллионов тонн. Эти годовые показатели в течение длительного времени оставались практически неизменными. С другой стороны, глобальные антропогенные выбросы серы в атмосферу увеличились с менее чем 3 миллионов тонн в год в 1860 году до 15 миллионов тонн в 1900 году, 40 миллионов тонн в 1940 году и около 80 миллионов тонн в 1980 году. Это означало, что к 1980 году антропогенные выбросы от сжигания серы-содержащего топлива (в основном угля и бункерного топлива) стали как минимум такими же большими, как все естественные выбросы серосодержащих соединений. В докладе также делается вывод о том, что «в промышленно развитых регионах Европы и Северной Америки антропогенные выбросы примерно в десять раз или даже больше превышают естественные выбросы».<ref name="IPCC_FAR">IPCC, 1990: Chapter 1: Greenhouse Gases and Aerosols Шаблон:Wayback [R.T. Watson, H. Rodhe, H. Oeschger and U. Siegenthaler]. In: Climate Change: The IPCC Scientific Assessment Шаблон:Wayback [J.T.Houghton, G.J.Jenkins and J.J.Ephraums (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 31–34,</ref>
Чёрный углерод
Другим важным видом аэрозолей является сажистый углерод, в просторечии известный как сажа. Он образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива, а также древесины и других растительных материалов.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> В глобальном масштабе крупнейшим источником сажистого углерода являются пастбища и лесные пожары, в том числе лесные пожары и преднамеренные поджоги. Однако на использование угля приходится большая часть (от 60 до 80 %) выбросов сажи в Азии и Африке, в то время как при сгорании дизельного топлива в Европе и Северной и Южной Америке образуется 70 % сажи.<ref name="Bond2013">Шаблон:Cite journal</ref>
Чёрный углерод в нижних слоях атмосферы является основной причиной 7 миллионов преждевременных смертей, вызванных загрязнением воздуха, ежегодно.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>Его присутствие особенно заметно в виде так называемых «коричневых облаков», которые появляются в сильно загрязнённых районах. На самом деле именно в 1970-х годах в ходе исследования Денвера было обнаружено, что частицы чёрного углерода поглощают солнечную энергию и тем самым могут влиять на количество видимого солнечного света. Более поздние исследования показали, что чёрный углерод в 190 раз эффективнее поглощает солнечный свет в облаках, чем обычная пыль из почвенных частиц.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> В худшем случае все облака в атмосферном слое толщиной 3–5 км заметно темнеют, а шлейф может достигать трансконтинентальных масштабов<ref name="Ramanathan2008">Шаблон:Cite journal</ref> (например, азиатское коричневое облако.) Несмотря на это, общее затемнение от сажи намного ниже, чем от частиц сульфата.
Разворот
После 1990 года глобальная тенденция к снижению яркости сменилась глобальным повышением яркости.<ref name="LightensUp">Шаблон:Cite web</ref><ref name="Wild2005">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Pinker2005">Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref><ref name="NASA2007">Шаблон:Cite newsШаблон:Dead link</ref> Этому способствовали меры по борьбе с загрязнением воздуха, принятые развитыми странами, как правило, с помощью обессеривания дымовых газов на тепловых электростанциях, таких как мокрые скрубберы или сжигание в кипящем слое.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite book</ref> В Соединённых Штатах количество сульфатных аэрозолей значительно сократилось с 1970 года, когда был принят Закон о чистом воздухе, который был ужесточён в 1977 и 1990 годах. По данным Агентства по охране окружающей среды США, с 1970 по 2005 год общий объём выбросов шести основных загрязнителей воздуха, включая сульфаты, в США сократился на 53 %.<ref name="EPA">Шаблон:Cite web</ref> К 2010 году сокращение выбросов сульфатов привело к экономии средств на здравоохранение в размере 50 миллиардов долларов в год. Аналогичные меры были приняты в Европе, например, Хельсинкский протокол 1985 года о сокращении выбросов серы в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния и с аналогичными улучшениями.<ref>Шаблон:Cite web</ref>
С другой стороны, исследование 2009 года показало, что в Китае после стабилизации в 1990-х годах продолжился рост яркости, а в Индии он усилился, что согласуется с продолжающейся индустриализацией этих стран, в то время как в США, Европе и Южной Корее яркость продолжала расти. Данные из Зимбабве, Чили и Венесуэлы также указывают на рост яркости в этот период, хотя и с более низким уровнем достоверности из-за меньшего количества наблюдений.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref> Более поздние исследования показали, что над Китаем тенденция к снижению яркости продолжалась более медленными темпами после 1990 года,<ref>Шаблон:Cite journal</ref> и не начала меняться примерно до 2005 года.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Из-за этих контрастных тенденций статистически значимых изменений в глобальном масштабе с 2001 по 2012 год не произошло. Наблюдения после 2010 года показывают, что глобальное снижение концентрации аэрозолей и глобальное снижение яркости продолжались, при этом контроль за загрязнением в мировой судоходной отрасли играет важную роль. значительную роль в последние годы.<ref name="Quaas2022">Шаблон:Cite journal</ref> Поскольку почти 90 % населения Земли проживает в Северном полушарии, облака там гораздо сильнее подвержены воздействию аэрозолей, чем в Южное полушарие, но за два десятилетия, прошедшие с 2000 года, эти различия сократились вдвое, что является ещё одним доказательством продолжающегося глобального потепления.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Влияние на климатические изменения
Охлаждение с помощью сульфатных аэрозолей
Аэрозоли обладают охлаждающим эффектом, который на сегодняшний день маскирует масштабы глобального потепления.
Уже давно известно, что любое воздействие аэрозолей на солнечную радиацию неизбежно повлияет на радиационный баланс Земли. Снижение температуры атмосферы уже наблюдалось после крупных извержений вулканов, таких как извержение вулкана Агунг в Бали в 1963 году, извержение Эль-Чичона в Мексике в 1982 году, извержение Невадо-дель-Руис в Колумбии в 1985 году и извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году. Однако даже крупные извержения приводят лишь к временному увеличению количества частиц серы, в отличие от более устойчивого роста, вызванного антропогенным загрязнением.
В 1990 году в Первом оценочном докладе МГЭИК было признано, что «антропогенные аэрозоли, образующиеся в основном при сжигании ископаемого топлива, могут изменять структуру облаков, что может привести к снижению температуры», в то время как «можно ожидать, что сокращение выбросов серы приведёт к повышению глобальной температуры» Однако из-за недостатка данных наблюдений и трудностей с расчётом косвенного воздействия на облака авторы доклада не смогли определить, приводит ли общее воздействие всех антропогенных аэрозолей к охлаждению или потеплению. К 1995 году Второй оценочный доклад МГЭИК уверенно заявил, что общее воздействие аэрозолей является негативным (вызывает похолодание); однако в этом и последующих докладах аэрозоли были признаны крупнейшим источником неопределённости в прогнозах на будущее.<ref>Шаблон:Cite web</ref>
Потепление из-за чёрного углерода
В отличие от сульфатного загрязнения, сажа способствует как глобальному затемнению, так и глобальному потеплению, поскольку ее частицы поглощают солнечный свет и нагреваются, а не отражают его. Со временем на этих частицах также образуется толстый слой, который может увеличить первоначальное поглощение до 40%. Поскольку скорость образования этих покрытий варьируется в зависимости от времени года, нагревание от сажи также зависит от сезона.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Хотя это потепление слабее, чем потепление, вызванное выбросом CO2, или похолодание, вызванное сульфатами, оно может иметь региональное значение, когда черный углерод откладывается на ледяных массивах, таких как горные ледники и Гренландский ледяной щит. Там он уменьшает их альбедо и увеличивает поглощение солнечной радиации, что ускоряет их таяние. Сажа также вносит значительный вклад в локальное потепление в загрязненных городах.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Даже косвенное воздействие частиц сажи, действующих как ядра облаков, недостаточно сильно для обеспечения охлаждения: известно, что с 2000-х годов "коричневые облака", образующиеся вокруг частиц сажи, оказывают общее согревающее действие.<ref>Шаблон:Cite web</ref> Загрязнение воздуха сажей особенно сильно в Индии: таким образом, она считается одним из немногих регионов, где очистка воздуха от загрязнения уменьшила бы, а не усилила потепление.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Незначительная роль инверсионных следов
Самолёты оставляют за собой видимые инверсионные следы (также известные как инверсионные полосы). Эти инверсионные следы отражают поступающее солнечное излучение и задерживают исходящее длинноволновое излучение, которое исходит от Земли. Поскольку инверсионные следы отражают солнечный свет только днём, а удерживают тепло и днём, и ночью, обычно считается, что они вызывают общее потепление, хотя и очень незначительное. По оценкам 1992 года, этот показатель составлял от 3,5 мВт/м2 до 17 мВт/м2 — в сотни раз меньше, чем радиационное воздействие основных парниковых газов.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Однако некоторые учёные утверждали, что эффект дневного охлаждения от инверсионных следов был намного сильнее, чем обычно предполагалось, и этот аргумент привлёк внимание после терактов 11 сентября. Поскольку никакие коммерческие самолёты не летали над США сразу после терактов, этот период считается реальной демонстрацией погоды без инверсионных следов.<ref>Шаблон:Cite news</ref> На 4000 метеорологических станциях в континентальной части США суточная амплитуда температуры (разница между максимальными и минимальными значениями температуры в течение суток на фиксированной станции) увеличилась на 1,1 °C — это самое большое зафиксированное увеличение за последние 30 лет.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> На юге США разница была уменьшена примерно на 3,3 °C, а на среднем западе США - на 2,8 °C..<ref>Шаблон:Citation</ref> Некоторые ученые истолковали это как доказательство сильного охлаждающего воздействия инверсионных следов самолетов.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
В конечном счёте последующие исследования показали, что эти результаты можно объяснить естественным изменением облачного покрова, которое произошло в то время.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref> Когда глобальная реакция на пандемию коронавируса 2020 года привела к сокращению мирового авиасообщения почти на 70 % по сравнению с 2019 годом, многочисленные исследования показали, что «суточный диапазон температуры приземного воздуха не претерпел значительных изменений» в результате появления инверсионных следов, а «глобальное эффективное радиационное воздействие» (ЭРД) либо «не претерпело значительных изменений», либо было очень незначительным.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Историческое похолодание
На пике глобального потемнения диоксид серы смог полностью нейтрализовать тенденцию к потеплению. К 1975 году постоянно растущие концентрации парниковых газов преодолели маскирующий эффект и с тех пор доминируют. Даже тогда в регионах с высокими концентрациями сульфатных аэрозолей из-за загрязнения воздуха первоначально наблюдалось похолодание, что противоречило общей тенденции к потеплению.<ref>Шаблон:Cite web</ref> Ярким примером была восточная часть Соединённых Штатов: температура там снизилась на 0,7 °C в период с 1970 по 1980 год и до 1 °C в Арканзасе и Миссури.<ref name=":0">Шаблон:Cite web</ref>
Повышение яркости и ускорение потепления
С 1980-х годов снижение глобального затемнения способствовало повышению глобальной температуры. Экстремально высокие температуры участились из-за снижения глобального затемнения. По оценкам, с середины 1990-х годов пиковые суточные температуры в Северо-Восточной Азии и самые жаркие дни в году в Западной Европе были бы значительно ниже, если бы концентрация аэрозолей оставалась прежней. Частично ускорение повышения уровня моря, а также усиление потепления в Арктике и связанное с этим сокращение площади морского льда в Арктике также были вызваны снижением маскирующего эффекта аэрозолей.<ref name="Kerr 2007">Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>
В Европе снижение концентрации аэрозолей с 1980-х годов также привело к уменьшению количества тумана, дымки и завесы: в целом на них приходилось около 10–20 % дневного потепления в Европе и около 50 % потепления в более загрязнённой Восточной Европе.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Поскольку аэрозольное охлаждение зависит от отражения солнечного света, улучшение качества воздуха оказало незначительное влияние на температуру в зимнее время,<ref>Шаблон:Cite journal</ref> но повысило температуру с апреля по сентябрь примерно на 1 °C в Центральной и Восточной Европе.<ref name="Glantz2022">Шаблон:Cite journal</ref> В период с 1980 по 2010 год в центральной и восточной частях Соединённых Штатов произошло потепление на 0,3 °C из-за снижения уровня загрязнения сульфатами, несмотря на то, что частицы сульфата по-прежнему составляли около 25% всех твёрдых частиц.<ref name="EPAHealth">Шаблон:Cite web</ref> К 2021 году северо-восточное побережье Соединённых Штатов стало одним из самых быстро нагревающихся регионов Северной Америки, поскольку замедление Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции привело к повышению температуры в этой части Северной Атлантики.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>
В 2020 году карантин из-за COVID-19 стал заметным «естественным экспериментом», поскольку из-за сокращения дорожного движения и промышленного производства значительно снизились выбросы сульфатов и сажи. Это снижение действительно привело к заметному потеплению: по оценкам, оно повысило глобальную температуру на 0,01–0,02 °C на начальном этапе и до 0,03 °C к 2023 году, после чего исчезло. По оценкам региональных экспертов, из-за локдаунов температура в восточном Китае в январе–марте повысилась на 0,05–0,15 °C , а в марте–мае в Европе, на востоке США и в Южной Азии — на 0,04–0,07 °C . В некоторых регионах США и России температура достигла 0,3 °C.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Было обнаружено, что в городе Ухань эффект городского теплового острова снизился на 0,24 °C ночью и на 0,12 °C днём в целом во время самых строгих карантинов.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Будущее
Поскольку изменения в концентрации аэрозолей уже оказывают влияние на глобальный климат, они обязательно повлияют и на будущие прогнозы. На самом деле невозможно в полной мере оценить влияние на потепление всех парниковых газов без учёта противодействующего охлаждения, вызванного аэрозолями.
Климатические модели начали учитывать влияние сульфатных аэрозолей примерно в Втором оценочном докладе МГЭИК; когда в 2007 году был опубликован Четвёртый оценочный доклад МГЭИК, все климатические модели учитывали сульфаты, но только 5 из них могли учитывать менее значимые частицы, такие как сажа. К 2021 году модели CMIP6 оценили общее аэрозольное охлаждение в диапазоне от 0,1 °C до 0,7 °C;<ref>Шаблон:Cite journal</ref> В Шестом оценочном докладе МГЭИК приводится наиболее точная оценка снижения температуры на 0,5 °C за счёт сульфатных аэрозолей, в то время как влияние чёрного углерода составляет около 0,1 °C потепления. Хотя эти значения основаны на сочетании модельных оценок с данными наблюдений, в том числе за теплосодержанием океана, вопрос ещё не решён окончательно. Различия в оценках моделей в основном связаны с разногласиями по поводу косвенного влияния аэрозолей на облака.<ref name="Andrew">Шаблон:Cite news</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Независимо от текущей интенсивности аэрозольного охлаждения, во всех будущих сценариях изменения климата прогнозируется снижение концентрации твёрдых частиц, в том числе в сценариях, в которых достигаются целевые показатели в 1,5 °C и 2 °C: их конкретные цели по сокращению выбросов предполагают необходимость компенсировать снижение яркости. Поскольку, согласно моделям, охлаждение, вызванное сульфатами, в значительной степени эквивалентно потеплению, вызванному атмосферным метаном (а метан — это парниковый газ с относительно коротким сроком жизни), считается, что одновременное сокращение выбросов обоих газов эффективно компенсирует друг друга.<ref name="CB2021">Шаблон:Cite web</ref> <ref name="Hassan2022">Шаблон:Cite journal</ref> Тем не менее в последние годы концентрация метана росла быстрее, чем в предыдущий период пикового роста в 1980-х годах,<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Шаблон:Cite magazine</ref> при этом выбросы метана на заболоченных территориях во многом обусловили недавний рост,<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite journal</ref> в то время как загрязнение воздуха активно устраняется. Эти тенденции являются одними из основных причин, по которым в настоящее время ожидается потепление на 1,5 °C примерно к 2030 году, в отличие от оценок середины 2010-х годов, согласно которым это произойдёт не ранее 2040 года.
Также было высказано предположение, что аэрозолям не уделяется достаточного внимания при оценке региональных рисков, несмотря на то, что они оказывают большее влияние на региональном уровне, чем на глобальном. Например, при сценарии изменения климата с высоким уровнем выбросов парниковых газов, но значительным снижением уровня загрязнения воздуха, к 2050 году глобальное потепление будет на 0,2 °C выше, чем при том же сценарии с незначительным улучшением качества воздуха, но на региональном уровне разница составит ещё 5 тропических ночей в год в северном Китае и существенное увеличение осадков в северном Китае и северной Индии<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Аналогичным образом, в статье, в которой сравнивается текущий уровень политики в области чистого воздуха с гипотетически максимально возможными с технической точки зрения действиями при том же сценарии изменения климата, было обнаружено, что последние повысят риск экстремальных температур на 30–50 % в Китае и Европе.<ref name="Luo2020">Шаблон:Cite journal</ref>
К сожалению, из-за того, что в некоторых регионах исторические данные об аэрозолях менее обширны, чем в других, точные региональные прогнозы воздействия аэрозолей составить сложно. Даже новейшие климатические модели CMIP6 могут точно отобразить только тенденции изменения концентрации аэрозолей в Европе, но с трудом справляются с отображением Северной Америки и Азии. Это означает, что их прогнозы регионального воздействия в ближайшем будущем, скорее всего, также будут содержать ошибки.<ref name="Wang2021">Шаблон:Cite journal</ref><ref name="Ramachandran2022">Шаблон:Cite journal</ref>
Связь с круговоротом воды в природе
В региональном и глобальном масштабе загрязнение воздуха может влиять на круговорот воды так же, как и некоторые природные процессы. Один из примеров — влияние пыли из Сахары на образование ураганов: воздух, насыщенный песком и минеральными частицами, перемещается над Атлантическим океаном, где он частично препятствует проникновению солнечного света на поверхность воды, слегка охлаждая её и замедляя развитие ураганов.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Кроме того, с начала 2000-х годов высказывалось предположение, что, поскольку аэрозоли уменьшают солнечную радиацию над океаном и, следовательно, снижают испарение с его поверхности, они «замедляют гидрологический цикл планеты.<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Шаблон:Cite news</ref>
В 2011 году было установлено, что антропогенные аэрозоли были основным фактором, повлиявшим на изменение количества осадков в секторе Атлантического океана в XX веке,<ref>Шаблон:Cite journal</ref> когда в период с 1950 по 1985 год весь пояс тропических дождей сместился на юг, а затем незначительно сместился на север. Ожидается, что сокращение выбросов аэрозолей в будущем приведёт к более быстрому смещению воздушных масс на север, с ограниченным влиянием в Атлантическом океане и значительно более серьёзным влиянием в Тихом океане.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Некоторые исследования также показывают, что эти сокращения повлияют на АМО (которая, как ожидается, уже ослабевает из-за изменения климата). Сокращения, вызванные ужесточением политики в области качества воздуха, могут усугубить это ожидаемое снижение примерно на 10 %, если только выбросы метана не сократятся на аналогичную величину.
В частности, многочисленные исследования связывают аэрозоли из Северного полушария с отсутствием муссонов в странах Африки к югу от Сахары в 1970-х и 1980-х годах, что затем привело к засухе в Сахеле и связанному с ней голоду. Однако модельное моделирование климата Сахеля очень непоследовательно,<ref>Шаблон:Cite journal</ref> поэтому трудно доказать, что засухи не было бы без аэрозольного загрязнения, хотя она явно была бы менее сильной.<ref name="gbd1">Шаблон:Cite web</ref> Некоторые исследования показывают, что те модели, которые демонстрируют только потепление, приводящее к сильному увеличению осадков в Сахеле, являются наиболее точными, что повышает вероятность того, что сульфатные загрязнение было виновато в подавлении этой реакции и ввергло регион в засуху.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
Другое важное открытие связало воздействие аэрозолей с ослаблением муссонов в Южной Азии. Впервые эта гипотеза была выдвинута в 2006 году, но доказать её по-прежнему было сложно.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> В частности, некоторые исследования показали, что потепление само по себе увеличивает риск нарушения муссонов, потенциально приближая их к критической точке.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref> Однако к 2021 году был сделан вывод о том, что глобальное потепление постоянно усиливало муссоны, и некоторое усиление уже наблюдалось после сокращения аэрозолей, вызванного карантином.<ref>Шаблон:Cite journal</ref>
В 2009 году анализ данных за 50 лет показал, что небольшие дожди уменьшились над восточной частью Китая, хотя существенных изменений в количестве воды, удерживаемой атмосферой, не произошло. Это было связано с тем, что аэрозоли уменьшали размер капель внутри облаков, что приводило к тому, что эти облака дольше удерживали воду без дождя. Явление, при котором аэрозоли подавляют выпадение осадков за счёт уменьшения размера облачных капель, было подтверждено последующими исследованиями.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Более поздние исследования показали, что аэрозольное загрязнение над Южной и Восточной Азией не только препятствовало выпадению осадков, но и приводило к увеличению количества влаги, переносимой в Центральную Азию, где в результате увеличилось количество летних осадков. В Соединённых Штатах влияние изменения климата на круговорот воды обычно приводит к увеличению как среднего, так и экстремального количества осадков по всей стране, но до сих пор эти эффекты были «замаскированы» засухой, вызванной исторически высокими концентрациями аэрозолей. В Шестом оценочном докладе МГЭИК также была установлена связь между изменением концентрации аэрозолей и изменением количества осадков в Средиземноморском регионе.
Актуальность для солнечной геоинженерии
Глобальное затемнение также имеет отношение к некоторым предложениям по замедлению, остановке или обращению вспять процесса глобального потепления.<ref name="Gramling2018">Шаблон:Cite news</ref>Увеличение альбедо планеты на 1% устранило бы большую часть радиационного воздействия антропогенных выбросов парниковых газов и, следовательно, глобальное потепление, в то время как увеличение альбедо на 2% свело бы на нет эффект потепления, вызванный удвоением концентрации углекислого газа в атмосфере.<ref name="RoyalSociety2009">Шаблон:Cite web</ref> Это теория, лежащая в основе модификации солнечной радиации (или солнечной геоинженерии), а высокий отражающий потенциал аэрозолей сульфатов означает, что они рассматривались в этом качестве с 1970-х годов.<ref name="Lawrence2016">Шаблон:Cite journal</ref>
Поскольку исторические уровни глобального затемнения были связаны с высокой смертностью от загрязнения воздуха и таких проблем, как кислотные дожди,<ref name="Ramanathan2006">Шаблон:Cite journal</ref> концепция зависимости охлаждения непосредственно от загрязнения была описана как "Договор с дьяволом" и серьёзно не рассматривается современными исследованиями. Вместо этого в основополагающей статье 2006 года Пола Крутцена было предложено, что способ избежать усиления потепления по мере уменьшения сульфатного загрязнения - пересмотреть предложение 1974 года советского исследователя Михаила Будыко.<ref>Шаблон:Cite journal</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref> Предложение предусматривало выброс сульфатов самолетами, летящими в верхних слоях атмосферы, в результате того, что сейчас описывается как стратосферная аэрозольная инъекция, или SAI. Для сравнения: большая часть загрязнений воздуха находится в нижнем слое атмосферы (в тропосфере) и сохраняется там всего несколько недель. Поскольку аэрозоли, оседающие в стратосфере, сохраняются годами, для достижения того же уровня охлаждения потребуется гораздо меньше выбросов серы
Хотя первоначальное предложение Крутцена было направлено на предотвращение потепления, вызванного сокращением загрязнения воздуха, сразу стало понятно, что расширение масштабов этого предложения может замедлить, остановить или обратить вспять потепление. Было подсчитано, что количество серы, необходимое для компенсации потепления примерно на 4 °C по сравнению с сегодняшним днем (и на 5 °C по сравнению с доиндустриальным периодом), при сценарии с самыми высокими выбросами RCP 8.5 будет меньше, чем количество серы, которое уже выбрасывается в атмосферу. загрязнение воздуха сегодня, и что снижение уровня загрязнения воздуха серой в результате будущих улучшений качества воздуха, которые уже ожидаются в соответствии с этим сценарием, компенсирует использование серы для геоинженерии. Компромиссом является увеличение затрат. Хотя существует популярное мнение, что закачка стратосферного аэрозоля может осуществляться отдельными лицами, небольшими государствами или другими негосударственными субъектами-изгоями, научные оценки показывают, что охлаждение атмосферы на 1 °C за счёт закачки стратосферного аэрозоля обойдётся по меньшей мере в 18 миллиардов долларов в год (по состоянию на 2020 год). стоимость), что означает, что только крупнейшие экономики или экономические блоки могли позволить себе такое вмешательство.<ref>Шаблон:Cite journal</ref> Тем не менее, эти подходы всё равно будут на "порядки" дешевле, чем меры по снижению выбросов парниковых газов,<ref>Шаблон:Cite journal</ref> не говоря уже о затратах, связанных с необратимыми последствиями изменения климата.
Даже если SAI остановит или полностью обратит вспять глобальное потепление, погодные условия во многих районах все равно существенно изменятся. Среда обитания комаров и других переносчиков болезней изменится. Однако неясно, как это будет соотноситься с изменениями, которые, скорее всего, произойдут в результате изменения климата. Меньшее количество солнечного света повлияет на урожайность сельскохозяйственных культур и поглощение углерода из-за снижения фотосинтеза, но это, вероятно, будет компенсировано отсутствием теплового стресса от потепления и большим эффектом внесения удобрений CO2 по сравнению с нынешним временем. Самое главное, что потепление от выбросов CO2 длится от сотен до тысяч лет, в то время как охлаждение от SAI прекращается через 1-3 года после последнего распыления аэрозоля. Это означает, что ни распыление аэрозоля в стратосферу, ни другие формы солнечной геоинженерии не могут быть использованы в качестве замены сокращения выбросов парниковых газов. Напротив, если бы уровни выбросов парниковых газов оставались высокими, это привело бы к "значительному и чрезвычайно быстрому" потеплению и аналогичным резким изменениям в круговороте воды. В результате многие тысячи видов, вероятно, вымрут. Вместо этого любая геоинженерия с использованием солнечной энергии будет действовать как временная мера по ограничению потепления. В то же время выбросы парниковых газов сокращаются, а углекислый газ удаляется, что вполне может занять сотни лет.
Примечания
Шаблон:ВС Шаблон:Глобальное потепление Шаблон:Загрязнения Шаблон:Экология