В последнее десятилетие черный углерод (black carbon – ВС) в атмосфере активно изучается в связи с его влиянием на радиационный баланс системы атмосфера–поверхность. Находящийся в составе атмосферных аэрозолей, он влияет на радиационные свойства этой системы разными способами: поглощает излучение, тем самым нагревая атмосферу, способствует росту размеров аэрозольных частиц и образованию облаков. Также темные, поглощающие свет частицы, осаждаясь на поверхности, могут изменять ее альбедо, увеличивая поглощательную способность и обеспечивая дополнительный прогрев. Связь атмосферного ВС и альбедо поверхности на большей части поверхности Земли сильно замаскирована другими эффектами – осадками, облачностью, качеством снега, сложной орографией, мозаичностью поверхности и т.д. Кроме того, по дистанционным наблюдениям для конкретного места и конкретного дня достаточно трудно различить чистый снег и снег, содержащий ВС, а реальных измерений альбедо поверхности и ВС в атмосфере в труднодоступных районах практически нет.
Работы по оценке возможной изменчивости альбедо (как правило, в пределах нескольких процентов) за счет вариаций температуры и осадков проводятся климатологами Института географии РАН совместно с учеными Института физики атмосферы РАН. Ими было установлено, что повышение температуры воздуха везде сопровождается понижением альбедо поверхности – как в масштабах месяца, так и в ежедневных вариациях. Осадки в виде свежего снега повышают альбедо поверхности, что закономерно в условиях весны, когда альбедо в среднем уже понижено по сравнению с зимним сезоном из-за старения снега на поверхности.
«Максимальные вариации альбедо поверхности наблюдаются в районе Ненецкого автономного округа, где они могут изменить вклад альбедо в радиационные процессы более чем на ±10%, – говорит один из авторов исследования, сотрудница лаборатории климатологии Института географии РАН Татьяна Титкова. – Это может быть вызвано адвекцией теплого воздуха из более южных районов, в которых расположены основные антропогенные источники ВС. В более отдаленных от них районах вариации альбедо изменяют его радиационный форсинг в пределах ±(4–6)%».
В отдельные годы в пределах месяца обнаружены синхронные межсуточные колебания величин альбедо и ВС с отрицательными коэффициентами. «Это может свидетельствовать о некоторой значимости для величины альбедо поверхности процесса осаждения ВС из атмосферы, – говорит Татьяна Титкова. – Но возможен и совершенно другой физический механизм образования отрицательной корреляции между ВС и альбедо. ВС в атмосфере переносится в северные районы России воздушными потоками с более южных территорий, где расположены наиболее мощные источники ВС. Также – ввиду климатической зональности – с юга происходит и адвективный перенос тепла этими воздушными массами. Далее процесс понижения альбедо может развиваться по схеме повышения температуры – через изменения качества поверхности, – продолжает эксперт. – Однако в этом случае должна быть положительная корреляция между ВС и температурой воздуха, что отмечено нами лишь в части рассматриваемых месяцев. И из них чуть больше половины месяцев совпадают с теми, когда есть достоверная связь ВС и альбедо».
Таким образом, связь между содержанием черного углерода в атмосфере и изменением альбедо земной поверхности на побережье Российской Арктики статистически подтверждена, не различая причин этих связей. А о причинно-следственных механизмах ученым еще предстоит узнать.
