Моделирование климата, основанное на текущей траектории выбросов парниковых газов на Земле, предсказывает наихудший сценарий потепления планеты на 4,3°C к 2100 году, если не будут приняты достаточные меры. В то время как Парижское соглашение по климату было принято 195 странами и штатами, направленное на ограничение повышения глобальной температуры на 2°C (предпочтительно на 1,5°C) выше доиндустриального уровня к 2100 году, Межправительственная группа экспертов по изменению климата сообщила о повышении на 1,1°C до 2020 года.
Во всеобъемлющем исследовании также утверждалось, что выбросы парниковых газов должны достичь пика к 2025 году и затем снизиться на 43% до конца столетия, чтобы достичь этого целевого показателя в 1,5°C.
Хотя реализация стратегий по противодействию выбросам парниковых газов и достижению углеродной нейтральности к 2025 году является первоочередной задачей, новое исследование, опубликованное в Nature Communications, обозначило постоянно актуальную проблему атмосферных аэрозолей и их контрпродуктивного воздействия на потепление климата.
Не только это, но и работа доцента Пинья Вана из Нанкинского университета информационных наук и технологий, Китай, и его коллег высветила повышенную частоту и интенсивность экстремальных погодных явлений (от наводнений до аномальной жары) в будущем и влияние, которое это может оказать на сообщества во всем мире, основанное на глобальном температура приземного воздуха и среднегодовое количество осадков увеличатся на 0,92°C и 0,10 мм в сутки к 2100 году.
Используя модель системы Community Earth, исследовательская группа определила, что снижение концентрации атмосферных аэрозолей негативно влияет на глобальный климат, усугубляя возникновение экстремальных погодных явлений в большей степени, чем изменения в парниковых газах или озоновом слое тропосферы (до 10 км над уровнем земли).
Несмотря на это, эти три фактора неразрывно связаны, и Ванг с коллегами отмечают, что сокращение выбросов парниковых газов, особенно в результате переработки и сжигания ископаемого топлива, следовательно, уменьшает образование других загрязняющих веществ, таких как тропосферный озон и аэрозоли.
Этот озон образуется в результате химических реакций выбросов транспортных средств и дымовых труб, часто проявляясь в виде смога, распространенного в городах, причем Даммам в Саудовской Аравии совсем недавно возглавил список проблемных мест для загрязнения атмосферы твердыми частицами.
Китай часто упоминается как страна, подверженная смогу, и недавняя работа показала, что выбросы диоксида серы, оксидов азота, первичных твердых частиц диаметром менее 2,5 мкм и летучих органических соединений из транспортных средств и дымовых труб необходимо значительно сократить на 93%, 93%, 90% и 61% соответственно, чтобы достичь углеродной нейтральности к 2060 году.
Тропосферный озон влияет на температуру планеты, увеличивая радиационное воздействие, задерживая больше поступающей солнечной радиации, в то время как аэрозольные частицы могут оказывать противоположное воздействие (например, сульфаты охлаждают, а сажа нагревает). Ученые ссылаются на недавние исследования, посвященные влиянию пандемии коронавируса на экстремальные погодные условия, определяющие повышенную частоту лесных пожаров в Соединенных Штатах в 2020 году в результате сокращения выбросов аэрозолей, повышения температуры воздуха и снижения влажности.
Исследовательская группа смоделировала воздействие каждого из парниковых газов, озона и аэрозолей в рамках общего социально-экономического пути углеродной нейтральности 1-1.9, где концентрация углекислого газа достигает максимума в 437 частей на миллион к 2050 году и снижается до 400 частей на миллион к 2100 году, а метана снижается с нынешних 1884 частей на миллион до 1061 частей на миллион к концу столетия. Согласно этому же сценарию и временным рамкам выбросы диоксида серы также сократились бы с нынешних 3 гм−2а−1 до 1 гм−2а−1, сажи с 1 гм−2а−1 до 0,1 гм−2а−1 и органического углерода с 0,2гм−2а−1 до 0,14 гм−2а−1.
Относительно базового уровня 2020 года Ван и его коллеги определили общее повышение температуры приземного воздуха по всей планете к 2050 году по мере увеличения радиационного воздействия, достигнув максимума в 0,2° C над Гренландией, основываясь только на выбросах парниковых газов.
Однако, как только были включены аэрозоли, температура приземного воздуха по всей Земле в моделях значительно повысилась, достигнув максимума в 2°C в средне-высоких широтах Северного полушария, хотя это могло быть скорректировано небольшим снижением из-за воздействия тропосферного озона. Прогнозируемое до 2100 года потепление, связанное с уменьшением количества аэрозолей, продолжает повышать температуру поверхности.
Аналогичным образом, модель определила среднегодовые изменения количества осадков по всей планете при одних и тех же воздействиях, обнаружив, что тропические океаны (особенно Западная часть Тихого океана) испытывали увеличение количества осадков при воздействии только парниковых газов. Добавление уменьшения содержания аэрозолей к моделируемому воздействию усилило выпадение осадков во всем Северном полушарии, но оказало противоположный эффект во всем Южном полушарии, в то время как снижение содержания тропосферного озона оказало незначительное воздействие.
Согласно моделям, в Южной, Восточной и Юго-Восточной Азии наблюдается наибольшее увеличение количества осадков, достигающее 0,3 мм в день. Эта картина остается неизменной в течение оставшейся части столетия, но с большей амплитудой, что является результатом увеличения количества водяного пара в атмосфере из-за более высоких температур, усиливающих испарение и, следовательно, удельную влажность.
В совокупности эти модели экстремальных температур и осадков были использованы для моделирования частоты и величины волн жары, при воздействии только парниковых газов, составляющем пять дней в году и длящемся по четыре дня на событие с повышением температуры на 0,25°C в день.
Однако с учетом снижения концентрации аэрозолей было смоделировано значительное усиление интенсивности волн жары, происходящих более 40 дней в году, причем каждое событие длится 20 дней, а к 2050 году ежедневное повышение глобальной температуры на 0,75°C в день. На рубеже веков эти цифры еще больше увеличились: 50 дней в году наблюдаются периоды сильной жары, а отдельные события длятся 28 дней с суточными колебаниями температуры на 1,5°C.
Это исследование подчеркивает сохраняющуюся необходимость поиска более устойчивых решений не только для борьбы с выбросами парниковых газов, но и с сопутствующими загрязнителями, чтобы дать миру больше шансов на достижение амбициозных целей и смягчение множества экологических, экономических и социальных последствий, которые глобальное потепление, вероятно, вызовет в ближайшие десятилетия и поколения. приходи.
More information: Pinya Wang et al, Aerosols overtake greenhouse gases causing a warmer climate and more weather extremes toward carbon neutrality, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42891-2
Journal information: :Nature Communications
Explore further — Here’s what’s driving the record autumn heat (it’s not just carbon emissions)