Рис. 1. Относительные изменения количества осадков (%) вследствие дымов над территориями с пожарами в рассмотренном сибирском регионе (июль 2016 г.). Источник: ИПФ РАН
В Институте прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук выявлена обратная связь между задымлениями атмосферы и вызывающими их природными пожарами в Сибири. Обнаружено, что над территориями сибирской тайги, охваченными интенсивными пожарами, происходит значительное уменьшение количества осадков, в то же время над тундрой при меньших задымлениях количество осадков даже увеличивалось.
Хорошо известно, что дымы, образующиеся в результате природных пожаров, не только загрязняют окружающий воздух, но и играют важную роль в климатических процессах, поскольку поглощают и рассеивают солнечное излучение. В последние годы было обнаружено, что под воздействием дымов (дымового аэрозоля) могут заметно изменяться параметры погоды: количество осадков, скорость ветра, температура воздуха. Однако знание о климатических и погодных эффектах дымового аэрозоля пока остается ограниченным.
В ИПФ РАН изучением источников, свойств и эволюции дымового аэрозоля, образующегося в процессе интенсивных лесных пожаров в Сибири, занимаются доктор физико-математических наук, профессор РАН Игорь Коновалов и его коллеги из отдела физики атмосферы и микроволновой диагностики. Ими в 2018 году был разработан и успешно применен метод определения массы основных химических составляющих дымов: сажи и органических веществ, поступающих в атмосферу в процессе сибирских пожаров [1]. Дальнейшие исследования были нацелены на моделирование сложных трансформаций сибирского дымового аэрозоля в процессе его распространения в атмосфере. В результате в 2021 г. была предложена упрощенная схема атмосферной эволюции состава аэрозоля [2]. Совместно с коллегами из Института оптики атмосферы Сибирского отделения РАН (г. Томск) проводились также исследования поглощающих свойств органической фракции сибирских дымов, так называемого «коричневого углерода», и значения дымов для радиационного баланса атмосферы в Арктике [3].
На основе этих работ в 2024 году было выполнено крупное модельное исследование, в ходе которого изучались уже не столько сами сибирские дымы, сколько их влияние на параметры региональной погоды на примере конкретных условий июля 2016 года. Было обнаружено, что над территориями сибирской тайги, охваченными интенсивными пожарами, произошло значительное уменьшение количества осадков (рис. 1). Вычисления показали, что на водозапас облаков оказывает существенное влияние охлаждение земной поверхности из-за ее затемнения дымами. В то же время над тундрой при меньших задымлениях наблюдалось даже некоторое увеличение количества осадков, прежде всего, за счет активизации процессов образования облаков, в которых частицы дымов играют роль ядер конденсации. Согласно этим расчетам, более обильные осадки привели к уменьшению образования дымов от пожаров в тундре – примерно на 15% (рис. 2).
Рис. 2. Относительные изменения суммарных эмиссий органического вещества (EOC) от пожаров в рассмотренном сибирском регионе вследствие воздействия дымов на осадки. Различные оценки получены с учетом различных аэрозольных эффектов. Основные оценки – ‘arci’ – учитывают как радиационные, так и микрофизические эффекты аэрозоля. Источник: ИПФ РАН
Полученные результаты впервые продемонстрировали тесную взаимосвязь между пожарами, дымами и осадками в Сибири. Эта взаимосвязь требует дальнейшего изучения и должна учитываться в прогнозах погоды и климата, а также при оценке опасности распространения природных пожаров в Сибири.
Исследование 2024 года было поддержано грантом РНФ № 23-27-00172.
Авторы: И.Б. Коновалов, Н.А. Головушкин (ИПФ РАН), М. Бекман (LISA, Франция)
Публикации:
[1] Konovalov I.B., Lvova D.A., Beekmann M., Jethva H., Mikhailov E.F., Paris, J.-D., Belan B.D., Kozlov V.S., Ciais P., Andreae M.O. Estimation of black carbon emissions from Siberian fires using satellite observations of absorption and extinction optical depths // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 14889-14924. https://doi.org/10.5194/acp-18-14889-2018.
[2] Konovalov I.B., Golovushkin N.A., Beekmann M., Andreae M.O. Insights into the aging of biomass burning aerosol from satellite observations and 3D atmospheric modeling: evolution of the aerosol optical properties in Siberian wildfire plumes // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 357–392. https://doi.org/10.5194/acp-21-357-2021.
[3] Konovalov I.B., Golovushkin N.A., Beekmann M., Siour G., Zhuravleva T.B., Nasrtdinov I.M., Kuznetsova I.N. On the importance of the model representation of organic aerosol in simulations of the direct radiative effect of Siberian biomass burning aerosol in the eastern Arctic // Atmos. Environ. 2023. V. 309. 119910. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.119910.
[4] Konovalov I.B, Golovushkin N.A., Beekmann M. Wildfire-smoke-precipitation interactions in Siberia: Insights from a regional model study // Sci. Tot. Environ. 2024. V. 951, 175518. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175518.
Источник информации и изображений: ИПФ РАН
