Аэрозоли – это собирательное название крошечных частиц, парящих в атмосфере. Они оказывают гораздо большее влияние на планету, чем вы могли бы подумать, и человеческая деятельность играет здесь свою роль.
У самых ярких закатов, облачного неба и дней, когда все вокруг закашливаются, есть кое-то общее: все это происходит из-за аэрозолей – крошечных частиц, плавающих в воздухе. Аэрозоли могут быть крошечными капельками, частицами пыли, кусочками мелкого черного углерода и другими веществами, которые, паря в атмосфере, изменяют весь энергетический баланс планеты.
Аэрозоли оказывают огромное влияние на климат планеты. Некоторые из них, такие как черный и коричневый углерод, согревают атмосферу Земли, а другие, такие как капли сульфата, охлаждают ее. Ученые считают, что в целом весь спектр аэрозолей в конечном итоге слегка охлаждает планету. Но до сих пор не совсем ясно, сколь силен этот эффект охлаждения и насколько он прогрессирует в течение дней, лет или столетий.
Что такое аэрозоли?
Термин «аэрозоль» является универсальным для многих видов маленьких частиц, которые оказываются подвешенными по всей площади атмосферы – от самых дальних ее краев до поверхности планеты. Они могут быть твердыми или жидкими, бесконечно малыми или достаточно большими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
«Первичные» аэрозоли, такие как пыль, сажа или морская соль, поступают непосредственно с поверхности планеты. Они поднимаются в атмосферу порывистыми ветрами, высоко взмывают в воздух взрывающимися вулканами или вылетают из дымовых труб и огня. «Вторичные» аэрозоли образуются, когда сталкиваются различные вещества, плавающие в атмосфере – например, органические соединения, выделяемые растениями, капли жидкой кислоты или другие материалы, – что приводит к химической или физической реакции. Вторичные аэрозоли, например, создают дымку, от которой пошло название горной цепи Грейт-Смоки-Маунтинс в США.
Аэрозоли выделяются как из природных, так и из антропогенных источников. Например, пыль поднимается от пустынь, высохших берегов рек, пересохших озер и многих других источников. Концентрации аэрозолtq в атмосфере поднимаются и опускаются в зависимости от климатических явлений; в холодные, сухие периоды в истории планеты, такие как последний ледниковый период, пыли в атмосфере было больше, чем во время более теплых периодов истории Земли. Но люди повлияли на этот естественный цикл – некоторые участки планеты оказались загрязнены продуктами нашей деятельности, а другие стали излишне влажными.
Морские соли являются еще одним естественным источником аэрозолей. Они выбиваются из океана ветром и морскими брызгами и имеют тенденцию заполнять нижние части атмосферы. А некоторые виды очень взрывоопасных вулканических извержений, напротив, могут выстреливать частицами и каплями высоко в верхние слои атмосферы, где они могут плавать в течение нескольких месяцев или даже лет, подвешенные за много миль от поверхности Земли.
Человеческая деятельность производит много различных типов аэрозолей. В результате сжигания ископаемого топлива образуются частицы, хорошо известные как парниковые газы – таким образом, все автомобили, самолеты, электростанции и промышленные процессы производят частицы, которые могут накапливаться в атмосфере. Сельское хозяйство производит пыль, а также другие продукты, такие как аэрозольные азотные продукты, которые влияют на качество воздуха.
В целом, своей деятельностью люди увеличили общее количество частиц, парящих в атмосфере, и сейчас пыли стало примерно вдвое больше, чем было в 19 веке. Количество очень мелких (размером менее 2,5 микрон) частиц материала, обычно называемого «PM2,5», увеличилось примерно на 60% по сравнению со временами промышленной революции. Содержание других аэрозолей, таких как озон, также увеличились, что привело к серьезным последствиям для здоровья людей по всему миру.
Загрязнение воздуха связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта, заболеваний легких, астмы. По некоторым недавним оценкам, мелкие частицы в воздухе привели к более чем четырем миллионам преждевременных смертей во всем мире в 2016 году, и сильнее всего пострадали дети и пожилые люди. Риски для здоровья от воздействия мелких частиц наиболее высоки в Китае и Индии, особенно в городских районах.
Как аэрозоли влияют на климат?
Аэрозоли влияют на климат двумя основными способами: изменяя количество тепла, которое попадает в атмосферу или выходит из нее, и влияя на то, как образуются облака.
Некоторые аэрозоли, как и многие виды пыли от измельченных камней, имеют светлый цвет и даже немного отражают свет. Когда на них падают солнечные лучи, они отражают лучи обратно из атмосферы, предотвращая попадание этого тепла на поверхность Земли. Но этот эффект может носить и негативный оттенок: извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году выбросило в высокую стратосферу такое количество мельчайших отражающих свет частиц, которое было эквивалентно площади в 1,2 квадратных мили, что впоследствии вызвало охлаждение планеты, не прекращавшееся в течение двух лет. А извержение вулкана Тамбора в 1815 году стало причиной необычайно холодной погоды в Западной Европе и Северной Америке в 1816 году, из-за чего его прозвали «Год без лета» – он был таким холодным и мрачным, что даже вдохновил Мэри Шелли на написание ее готического романа «Франкенштейн».
Но другие аэрозоли, такие как маленькие частицы черного углерода от сгоревшего угля или дерева, работают наоборот, поглощая тепло от солнца. В конечном итоге это согревает атмосферу, хотя и охлаждает поверхность Земли, тормозя лучи солнца. В целом, этот эффект, вероятно, слабее, чем охлаждение, вызываемое большинством других аэрозолей – но, вне сомнений, он тоже оказывает свое влияние, и чем больше углеродного материала накапливается в атмосфере, тем больше нагревается атмосфера.
Аэрозоли также влияют на формирование и рост облаков. Капли воды легко сливаются вокруг частиц, поэтому богатая частицами аэрозолей атмосфера способствует образованию облаков. Белые облака отражают падающие лучи солнца, предотвращая их попадание на поверхность и нагревание земли и воды, но они также поглощают постоянно излучаемое планетой тепло, задерживая его в нижних слоях атмосферы. В зависимости от типа и местоположения облаков, они могут либо обогревать окрестности, либо охлаждать их.
Аэрозоли имеют сложный набор различных воздействий на планету, и люди напрямую повлияли на их присутствие, количество и распределение. И хотя климатические последствия сложны и непостоянны, последствия для здоровья людей очевидны: чем больше в воздухе мелких частиц, тем больше это вредит здоровью человека.
Вероника Кузьмина
Источник: National Geographic