Дым над Арктикой: как лесные пожары в Канаде и на Аляске влияют на атмосферу

В настоящее время в связи с глобальным изменением климата в некоторых регионах увеличивается вероятность возникновения массовых лесных и степных пожаров, что приводит к существенному изменению радиационного режима атмосферы, газового и аэрозольного состава пограничного слоя атмосферы и ухудшению экологической обстановки на больших территориях. На радиационный режим задымлённой атмосферы сильно влияют вариации поглощательной способности дымового аэрозоля, в том числе при аномальном селективном поглощении. Селективное поглощение аэрозоля — это способность частиц аэрозоля (в данном случае, дыма) поглощать солнечную радиацию не равномерно по всему спектру, а избирательно, на определенных длинах волн. 

Поглощательная способность аэрозоля характеризуется аэрозольной оптической толщиной, величиной альбедо однократного рассеяния и мнимой части коэффициента преломления. Действительная часть коэффициента преломления ответственная главным образом за эффекты рассеяния. Мнимая часть коэффициента преломления дымового аэрозоля в большинстве случаев определяется содержащимся в частицах аэрозоля черным углеродом (ВС). 

Ранее учёные уже писали работу, где обнаружили аномальное селективное поглощение дымовым аэрозолем  при крупных пожарах на Аляске в 2019 году. В новой работе коллектива Лаборатории оптики и микрофизики аэрозоля (ЛОМА) Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН представлены  результаты анализа вариаций оптических и микрофизических характеристик дымовой мглы, образовавшейся на территории Северной Америки при массовых лесных пожарах в Канаде в мае-июле 2023 года по данным мониторинга на станциях AERONET. В рассматриваемом случае были зафиксированы аномально большие значения мнимой части коэффициента преломления в случаях, когда поглощательная способность дымового аэрозоля определялась черным углеродом (0.50) и коричневым углеродом (0.27). Впервые обнаружены и описаны случаи так называемого «умеренного» селективного поглощения, вызванного, предположительно, фракцией частиц дымового аэрозоля под названием  «смоляные шарики». Установлено, что в значительной части случаев обнаружения умеренного селективного поглощения спектральные зависимости мнимой части коэффициента преломления дымового аэрозоля аппроксимируются линейными функциями. Почему это важно для климата? Аномальная поглощательная способность дымового аэрозоля напрямую влияет на радиационный форсинг — разницу между энергией, поступающей в атмосферу и уходящей из нее. В описанных экстремальных случаях радиационный форсинг на верхней границе атмосферы становился положительным (до +23.3 Вт/м²). Это означает, что дымовая дымка не просто затемняет поверхность, а сама по себе начинает нагревать атмосферу, работая как дополнительный парниковый эффект. При этом на земную поверхность поступает значительно меньше энергии (форсинг отрицательный, до -369 Вт/м²), что приводит к сильному охлаждению приземного слоя. Рисунок - пространственное распределение аэрозольной оптической толщины на длине волны 500 нм при массовых лесных пожарах в Канаде в июне 2023 г. по данным OMI. 

Подробнее читайте в статье.