Лесные пожары затормозят глобальное потепление?
Миллионы гектаров леса пострадали от самых масштабных за всю историю Австралии пожаров. Начавшиеся дожди помогли обуздать стихию. Ученые полагают, что облака дыма от горящих лесов достигают стратосферы, разносятся по всему земному шару и могут вызвать глобальные изменения климата.
Горячее лето 2019-го
С начала XX века температура воздуха в Австралии повысилась примерно на один градус Цельсия. Сильнее теплеет только в Арктике. Но Южный материк в принципе отличается жарким климатом, там часто случаются засухи, а ежегодные лесные пожары — норма.
Моделирование ситуации показывает: чем жарче климат, тем чаще и сильнее природные пожары во всем мире. Австралия — в зоне риска. Нынешняя беда пришла вслед за рекордно жарким годом, продолжительными волнами тепла, засухами, дефицитом дождей.
В этот раз все было гораздо хуже, чем в 2009 году, когда воздух в Мельбурне раскалился до 46,4 градуса. То воскресенье — 7 февраля (в Южном полушарии в это время лето) — назвали черным: город окутал плотный смог.
Нынешние пожары разрушили сотни домохозяйств, уничтожили целые популяции диких животных, коалы потеряли часть исконных мест обитания, есть человеческие жертвы. Экономический ущерб от катастрофы огромен, особенно если учесть непрямые последствия для здоровья людей и экологии.
Как пишут ученые Университета Монаш в Мельбурне, во время лесных пожаров повышается риск обострений болезней легких, астмы, инфекций дыхательных путей. Возможно, есть связь с ростом числа сердечно-сосудистых и глазных заболеваний, психических расстройств, осложнений во время родов. Прямая опасность исходит от вдыхания ультрадисперсных частиц сажи размером 2,5 и десять микрометров, эффективной защиты от которых не создано.
Пожар в лесу Bunyip Sate в Австралии. 7 февраля 2009
Подогрев стратосферы
Воздух из нижних слоев атмосферы не проникает в стратосферу из-за тропопаузы, где слишком крутой градиент температуры. Только во время сильных вулканических извержений столб пепла способен преодолеть барьер и достичь нижнего слоя стратосферы на высоте от 11 до 25 километров. Там частицы перемешиваются и разносятся по всему земному шару.
Долгое время считалось, что сажа от лесных пожаров не проходит через тропопаузу и циркулирует где-то невысоко, вблизи источника выброса. В концу XX века накопилось достаточно фактов, чтобы опровергнуть эту точку зрения. Один из них — пожары в Австралии 2009 года.
Ученые из Университета Ла Троба (Мельбурн), анализируя данные шведского спутника "Один", показали, что столб дыма поднялся на высоту 17-19 километров через неделю после начала пожаров. Продукты горения циркулировали вокруг планеты на широте тропиков в течение шести недель.
Это явление ученые объясняют тем, что лесные пожары — очаг открытого огня, откуда, как от костра, вверх поднимается огромная масса дыма. Там она остывает и, поднявшись еще выше, образует облако — его называют пирокумулятивным (PyroCb). Оно продолжает набирать высоту за счет внутренних конвективных потоков и превращается в грозовую тучу. Дожди могут при этом и не пойти, а молнии служат причиной новых возгораний.
Особо мощные пирокумулятивные облака способны проникнуть в стратосферу и путешествовать по всему полушарию. Например, ученые из Томска обнаружили над Сибирью следы лесных пожаров, свирепствовавших в Канаде в июне 1991 года. В этом им помогли данные лидаров — лазерных приборов, анализирующих состав воздуха. Любопытно, что облака сажи от этих пожаров достигли по стратосфере Европы даже раньше аэрозолей от извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах. Кстати, его эруптивная колонна (столб пирокластического материала) достигала 21 километра.
В 2002 году, пишут авторы статьи, в США наблюдали 17 пирокумулятивных облаков от пожаров, часть которых достигла нижней стратосферы.
Превращение пирокумулятивного облака от лесного пожара в грозовое
Наследие ядерной войны
Пирокумулятивные облака вносят в моделирование климата планеты элемент неопределенности. В этой связи ученые из США предлагают прибегнуть к компьютерным симуляциям, предназначенным для описания ядерной войны.
Для примера они взяли лесные пожары 12 августа 2017 года в Северной Америке. Согласно спутниковым данным, в этот день столб дыма поднялся на 12 километров, и за пару недель аэрозольный слой продуктов горения был обнаружен уже на высоте 23 километров. В следующие месяцы дым разнесся в стратосфере по всему Северному полушарию.
Сажа состоит из органического и черного углерода — остатков неполного сгорания биомассы. Эти частицы способны поглощать солнечную радиацию и нагревать воздух. Чем больше в облаке черного углерода, тем выше и быстрее оно поднимается, тем медленнее выводится из стратосферы.
Моделирование городских пожаров, вызванных ядерными взрывами, показывает, что черный углерод нагревает воздух, несет с собой большое количество водяного пара и разрушает озон в стратосфере. Похоже, что сильные лесные пожары запускают такой же механизм. Во всяком случае, в августе 2017-го обнаружили локальные аномалии озона и водяного пара в стратосфере. Ученые связывают это с горящими лесами.
Не исключено, что сажа от лесных пожаров, находясь в стратосфере в течение восьми и более месяцев, глобально влияет на климат. С одной стороны, она может охлаждать воздух за счет рассеивания солнечного излучения, как это происходит в результате вулканических извержений. С другой, в атмосферу попадает огромное количество CO2 — сильнейшего парникового газа. Конечно, он входит в природный круговорот углерода на планете и со временем снова будет поглощен биомассой, из которой взят. Однако есть признаки того, что этот естественный баланс может пошатнуться, и слишком большое число пожаров, засух, отсутствие дождей по всему миру приведет к тому, что леса не смогут расти так же быстро, как раньше. А избыток парниковых газов в атмосфере усиливает ее нагрев.
Пожары каждый год уничтожают леса во всех частях света. Сейчас доказано, что самые сильные из них способны доставить облака сажи в нижнюю часть стратосферы на высоту более 11 километров. Это может повлиять на климат всей Земли