Ученым давно известно, что вулканы могут охлаждать атмосферу, в основном с помощью сернистого газа, который выделяется извержениями. Капли серной кислоты, образующиеся при соединении газа с кислородом в верхних слоях атмосферы, могут оставаться в течение многих месяцев, отражая солнечный свет от Земли и понижая температуру.
Однако предыдущие исследования показали, что относительно небольшие извержения — те, которые находятся в нижней половине шкалы, используемой для оценки «взрывоопасности» вулкана — не вносят большого вклада в это явление похолодания.Теперь новые наземные, воздушные и спутниковые измерения показывают, что небольшие извержения вулканов, произошедшие в период с 2000 по 2013 год, отклонили почти вдвое больше солнечной радиации, чем оценивалось ранее. Согласно новому исследованию, принятому Geophysical Research Letters, отбрасывая поступающую солнечную энергию обратно в космос, частицы серной кислоты от этих недавних извержений могут быть ответственны за снижение глобальной температуры на 0,05-0,12 градуса по Цельсию (0,09-0,22 градуса по Фаренгейту) с 2000 года. , журнал Американского геофизического союза.Эти новые данные могут помочь объяснить, почему рост глобальных температур замедлился за последние 15 лет — период, получивший название «перерыв в глобальном потеплении», по словам авторов исследования.
Самый теплый год за всю историю наблюдений — 1998 год. После этого резкое повышение глобальных температур, наблюдавшееся в течение 20-го века, казалось, прекратилось. Ученые ранее предполагали, что слабая солнечная активность или поглощение тепла океанами могут быть ответственны за это затишье в повышении температуры, но только недавно они подумали, что незначительные извержения вулканов могут быть фактором.
По словам Алана Робока, климатолога из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике, штат Нью-Джерси, не принимавшего участия в исследовании, климатические прогнозы обычно не включают эффект извержения вулканов, поскольку эти события почти невозможно предсказать. Считалось, что только крупные извержения масштаба катастрофического извержения горы Пинатубо в 1991 году на Филиппинах, в результате которого было выброшено около 20 миллионов метрических тонн (44 миллиарда фунтов) серы, повлияли на глобальный климат.
Но, по словам Дэвида Ридли, атмосферного ученого из Массачусетского технологического института в Кембридже и ведущего автора нового исследования, классические климатические модели не складывались.«Прогноз глобальной температуры на основе [последних] моделей указывает на продолжающееся сильное потепление после 2000 года, хотя на самом деле темпы потепления замедлились», — сказал Ридли. Для него это означало, что части головоломки не хватало, и он нашел ее на пересечении двух атмосферных слоев, стратосферы и тропосферы — самого нижнего слоя атмосферы, где присутствует любая погода.
Эти слои встречаются на высоте от 10 до 15 километров (от шести до девяти миль) над Землей.Традиционно ученые использовали спутники для измерения капель серной кислоты и других мелких взвешенных частиц или аэрозолей, которые извергающиеся вулканы выбрасывают в стратосферу. Но обычные облака водяного пара в тропосфере могут помешать сбору данных ниже 15 км, сказал Ридли. «Спутниковые данные отлично справляются с мониторингом частиц на высоте более 15 км, что нормально для тропиков. Однако по направлению к полюсам мы упускаем все больше и больше частиц, находящихся в нижних слоях стратосферы, которые могут достигать расстояния до 10 км. "Чтобы обойти это, новое исследование объединило наблюдения с наземных, воздушных и космических приборов, чтобы лучше наблюдать аэрозоли в нижней части стратосферы.
Четыре лидарные системы измеряли лазерный свет, отражающийся от аэрозолей, чтобы оценить концентрацию частиц в стратосфере, в то время как счетчик частиц на воздушном шаре и наборы спутниковых данных обеспечивали перекрестную проверку лидарных измерений. Глобальная сеть наземных солнечных фотометров под названием AERONET также обнаруживала аэрозоли, измеряя интенсивность солнечного света, попадающего на приборы.
По словам авторов исследования, вместе эти системы наблюдений обеспечили более полную картину общего количества аэрозолей в стратосфере.Включив эти новые наблюдения в простую климатическую модель, исследователи обнаружили, что извержения вулканов снижают поступающую солнечную энергию на -0,19 ± 0,09 Вт солнечного света на квадратный метр поверхности Земли во время «перерыва в глобальном потеплении», что достаточно для снижения глобальной температуры поверхности. на 0,05–0,12 градуса Цельсия (0,09–0,22 градуса по Фаренгейту).
Напротив, другие исследования показали, что извержение вулкана Пинатубо в 1991 году на пике нанесло от трех до пяти ватт на квадратный метр, но в годы после извержения снизилось до фонового уровня. Затенение от Пинатубо соответствовало глобальному падению температуры на 0,5 градуса по Цельсию (0,9 градуса по Фаренгейту).
Робок сказал, что новое исследование свидетельствует о том, что в атмосфере может быть больше аэрозолей, чем считалось ранее. «Это часть истории о том, что приводило к изменению климата последние 15 лет», — сказал он. «Это лучший анализ воздействия множества небольших извержений вулканов на климат, который мы имели».Ридли сказал, что он надеется, что новые данные войдут в модели климата и помогут объяснить некоторые несоответствия, отмеченные учеными-климатологами между моделями и тем, что наблюдается.
Однако Робок предупредил, что наземные инструменты AERONET, которые использовали исследователи, были разработаны для измерения аэрозолей в тропосфере, а не в стратосфере. По его словам, для создания лучших климатических моделей необходимо разработать более надежную систему мониторинга стратосферных аэрозолей.