Лежит, пылится — так хоть на что-то сгодится

Пылевые облака пустыни Сахары, возможно, эффективно воздействуют на климат, нейтрализуя парниковый газ.

Исследование Маартена ван Херпена и др. под названием «Photocatalytic Chlorine Atom Production on Mineral Dust-Sea Spray Aerosols over North Atlantic» частично финансировалось неправительственной организацией Spark Climate Solutions. В работе использован предложенный новый механизм, при котором выдуваемая минеральная пыль смешивается с морскими брызгами, образуя аэрозоль „минеральная пыль и морские брызги“ (MDSA).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что MDSA активируется солнечным светом и производит большое количество атомов хлора, которые окисляют атмосферный метан и тропосферный озон посредством фотокатализа. MDSA, состоящий в основном из пыли пустыни Сахара в сочетании с аэрозолем морской соли из океана, является доминирующим источником атмосферного хлора над Северной Атлантикой, говорится в исследовании.

Исследование опирается на сочетание глобального моделирования, лабораторных и полевых наблюдений, включая пробы воздуха с острова Барбадос, которые показали сезонное уменьшение содержания стабильного изотопа 13CO — аномалию, которая озадачивала ученых в течение 20 лет. Они знали, что наблюдаемые изменения 13CO и C18O свидетельствуют о реакции атомов хлора с метаном и что монооксид углерода является первым стабильным продуктом при окислении метана в атмосфере. Однако до сих пор известные источники атмосферного хлора не могли объяснить степень истощения 13CO.

Используя глобальную трехмерную химико-климатическую модель (CAM-Chem), ван Херпен с коллегами обнаружили, что при включении в модель повышенного содержания хлора по механизму MDSA результаты хорошо согласуются с данными по Барбадосу и объясняют истощение 13CO.

Если эффект MDSA, наблюдаемый в Северной Атлантике, экстраполировать на весь мир, и если его эффективность будет аналогичной в других частях света — две области, которые еще недостаточно хорошо изучены и требуют дальнейших исследований, — то глобальные концентрации хлора в атмосфере могут быть примерно на 40% выше, чем предполагалось ранее, говорится в исследовании. Учет этого фактора при моделировании глобальных выбросов метана может изменить наше представление об относительных пропорциях источников выбросов метана.

Метан является мощным парниковым газом, потенциал глобального потепления (ПГП) которого в 83 раза выше, чем у углекислого газа, за 20 лет и в 30 раз выше за 100 лет, на долю которого приходится около трети современного потепления. Концентрация метана в атмосфере, которая в настоящее время почти в 2,6 раза выше, чем в доиндустриальную эпоху, растет ускоренными темпами, причем наибольший годовой прирост за все время наблюдений будет наблюдаться в 2020 и 2021 годах. Известно, что причиной большей части общего роста концентрации метана являются антропогенные выбросы, а также повышенные естественные выбросы и химические изменения в атмосфере, вызванные антропогенными выбросами различных газов.

Хотя причина недавнего ускорения не вполне понятна, в исследовании ван Херпена и др., возможно, найден важный ключ к разгадке. Вывод о наличии большего, чем считалось ранее, количества активного хлора, влияющего на содержание 13С, указывает на возможное увеличение количества метана, поступающего из биологических источников, таких как сельское хозяйство и болота. Это говорит о том, что биологический метан мог играть несколько большую роль, чем предполагалось ранее.

Выбросы метана из биологических источников, таких как водно-болотные угодья и сельское хозяйство, возможно, растут по мере повышения глобальной температуры, — сказал Маартен ван Херпен, ведущий автор исследования, опубликованного в PNAS.

Однако недавнее увеличение количества пыли из Северной Африки, вероятно, усилило окисление метана в атмосфере, частично маскируя рост биологических выбросов метана. Корректировка моделирования атмосферы с учетом этого фактора может показать, что выбросы метана из биологических источников растут даже быстрее, чем мы думали.

«Когда мы учтем эти результаты, то, вероятно, повысим нашу оценку того, сколько метана поступает из биологических источников», — сказал профессор Копенгагенского университета Мэтью Джонсон, соавтор исследования. „Хотя окисление метана из MDSA относительно невелико по отношению к глобальному объему метана, наши данные показывают, что оно вызывает значительные изменения в содержании 13C в метане, что используется для определения вклада источников. В последние несколько лет атмосферный метан растет все более высокими темпами, чем когда-либо  прежде, и важно понять причину этого. Модели должны учитывать пересмотренный изотопный сдвиг хлора, чтобы получить четкое представление о росте биологического метана, который был определен как критический переломный момент“.

Механизм действия MDSA в других регионах мира изучен недостаточно хорошо и требует дальнейшего изучения, утверждается в исследовании. В настоящее время ведутся дальнейшие исследования.

В настоящее время наши исследования направлены на то, чтобы лучше понять, что именно влияет на количество метана, удаляемого частицами MDSA из атмосферы, — говорит ван Херпен.

Для этого мы анализируем пробы воздуха со всей Северной Атлантики, предоставленные атмосферными обсерваториями и коммерческими судами. Моряки помогают продвигать наши исследования, наполняя колбы воздухом во время прохождения через облако африканской пыли. К настоящему времени мы собрали 500 колб. Первые результаты выглядят весьма обнадеживающе, но нам нужен полный год данных, прежде чем мы сможем сделать выводы.

24.07.2023