|
Снижение количества осадков в Индии за последние полвека почти на 1 мм в год объясняется антропогенными факторами, считают принстонские учёные. Главный виновник -антропогенный смог, конкурент парниковых газов на звание основной причины глобальных изменений климата.
Осадки, вызываемые муссонами в сезон дождей в Индии, составляют около 80% всех годовых атмосферных осадков региона. Их снижение, наблюдаемое с начала второй половины XX века, негативно сказывается на сельском хозяйстве, а также водоснабжении, а значит и здоровье населения, что негативно сказывается как на экономической, так и на политической ситуации в стране. Неудивительно, что эта тенденция вызывает исключительный интерес у климатологов.
Многие научные группы пытались объяснить снижение обильности муссонных дождей, в качестве причин назывались, как естественные цикличные изменения глобального климата за счёт различных факторов, так и антропогенные явления - увеличение количества парниковых газов, искусственные аэрозоли - промышленные и транспортные выбросы сажи, нитратов, сульфатов и других мелкодисперсных твёрдых веществ в атмосферу и некоторые другие. Исследователи из Университета Пердью, к примеру, предложили совершенно экзотическое объяснение: охлаждение воздуха за счёт испарений влаги, распространяемой сельскохозяйственными ирригационными системами, мешает образованию муссонных облаков, считают они.
Поиски истинной причины
Команда климатологов из Принстона, под руководством доктора Массимо Болласина, решили разобраться, какой именно фактор несёт основную ответственность за снижение количества муссонных осадков, с помощью основного инструмента современных метеорологов и климатологов - компьютерного моделирования. Результаты работы группы опубликованы в онлайн-версии журнала Science.
Болласина не первый год изучает климат южной Азии и, в частности, изменение поведения муссонов. Неудивительно, что как только, после защиты диссертации, получил позицию по программе Наук об атмосфере и океанах в Принстонском университете, он начал работать совместно с Лабораторией геофизической гидродинамики Национального управления океанических и атмосферных исследований, расположенной в одной из кампусов знаменитого университета. Эта лаборатория известна тем, что в её стенах была создана первая компьютерная климатическая глобальная модель. А современная разработка лаборатории, климатическая модель GDFL (от Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) на данный момент считается одной из лучших в мире.
Погода в компьютере
Эта совмещённая атмосферно-океаническая глобальная климатическая модель имеет довольно высокое разрешение - в горизонтальном направлении около 200 км, а в вертикальном - от 70 м в нижних слоях атмосферы до 1 км в тропосфере. Океан и атмосфера симулируются послойно и составляются из полусотни слоёв. Модель позволяет учитывать огромное количество физических и химических процессов, например взаимодействие твёрдых аэрозолей с водяными облаками, что было немаловажно в работе Болласины. До недавнего времени в распоряжении лаборатории имелся собственный суперкомпьютер, но теперь все расчёты по своим проектам GDFL производит на более чем 30000-ядерном массивно-параллельном кластере Cray Оук-Риджской лаборатории.
Для того, чтобы построить модель, с помощью которой удастся поставить достоверных вычислительных эксперимент, учёные использовали исторические метеорологические данные за последние 800 лет. Затем, начиная с 1860 года, исследователи меняли вклад различных факторов, сопоставляя их с ежегодными записями о состоянии климата и количестве осадков. В зависимости от доли вклада какой-либо движущей силы в изменение поведения муссонов исследователи разделили свои эксперименты на три группы: комплексное воздействие всех факторов, основное воздействие парниковых газов и озона и, третий, решающий вклад аэрозолей.
Первый эксперимент дал результат, хорошо согласующийся с метеорологическими записями в глобальном масштабе.
Однако локальное уменьшение количества осадков в сезон дождей в Индии в последние десятилетия воспроизвёл лишь «аэрозольный эксперимент». Причём это удалось лишь за счёт дополнения естественных аэрозолей (вулканического пепла, дыма лесных пожаров, пыли и морской соли) искусственными, которые образуются при сжигании ископаемого топлива и других биоорганических материалов.
«Обезвоживание центральной и северной Индии с высокой вероятностью имеет антропогенное происхождение, так как эффект оказываемый комплексом естественных факторов слишком слаб, чтобы воспроизвести наблюдаемую картину», - пишут учёные.
По данным Отделения климатических исследований Университета Восточной Англии - ведущего мирового центра исследования изменений климата - ежегодное количество осадков в Индии с 1950-х годов падает почти на 1 мм в год. Это значительная цифра статистически с большим трудом может быть объяснена лишь естественными «случайными» флуктуациями.
Аэрозольный зонт
Объяснить полученные данные учёные попытались, вспомнив о динамической природе муссонов. Эти мощные сезонные потоки являются важной частью глобальной системы циркуляции воздушных масс. Они компенсируют градиент давления над северным и южным полушариями нашей планеты.
За счёт того, что в северном полушарии доля суши значительно выше, чем в южном, нагреваются они по-разному.
Аэрозольная взвесь «затеняет» северные континенты, уменьшая энергетический и барический дисбаланс, в результате чего муссоны ослабевают. А значит и осадков, которые они с собою приносят с поверхности океана, до континента доходит меньше.
Интересен и другой результат исследования. В том варианте модельного эксперимента, который подразумевал больший вклад парниковых газов и озона, учёные наблюдали прямо противоположные следствия - увеличение количества муссонных осадков. Из чего Болласина и его коллеги сделали вывод, что «антропогенные аэрозоли существенно маскируют увеличение количества муссонных осадков, которое непременно должно было случиться в ответ на увеличение концентрации парниковых газов».
Контроль над выбросами аэрозолей, полагают учёные, в будущем может помочь в сдерживании изменений климата связанных с парниковым эффектом.
Автор: Ася Парфёнова
| |