Масштабные австралийские пожары породили огромную тепловую аномалию в стратосфере

Огромные пространства дикой природы и жизни миллиардов животных превратились в пепел и дым во время бушующих пожаров "черного лета" в Австралии. В результате дымка задушила крупные города, вызвала чрезвычайные ситуации со смертельным исходом и окрасила далекие ледники в коричневый цвет.

Теперь исследователи непосредственно проследили, как часть этой сгоревшей биомассы способствовала крупнейшему за последние три десятилетия потеплению стратосферы, а также нарушила озоновую дыру в Антарктике.

Объединив спутниковые данные с наблюдениями на поверхности за поведением аэрозолей в компьютерных моделях, статистик Эксетерского университета Лилли Дамани-Пирс и ее коллеги смогли обнаружить дым, поднимавшийся высоко в атмосферу нашей планеты.

Пожары уничтожили более 5,8 миллионов гектаров земли и были настолько сильными, что сформировали свои собственные погодные системы, в том числе пронизанные дымом грозы (пирокумулонимбусы), которые продолжались несколько дней подряд.

Как объясняют исследователи, эти системы и их вихри поднимали дым на необычайно большую высоту, а солнечные лучи нагревали темные частицы и заставляли их подниматься дальше, в процессе, называемом самоподниманием.

Первый вихрь, обнаруженный 31 декабря 2019 года, достиг высоты 16 километров (почти 10 миль). Затем еще один шлейф от 12 января 2020 года был в итоге обнаружен на высоте до 35 км - далеко в стратосфере - и сохранялся до 2 месяцев.

"В течение месяца аэрозольный шлейф дрейфовал через южную часть Тихого океана и был четко обнаружен в стратосфере прибором [НАСА] CALIOP, а также поверхностными лидарами и солнечными фотометрами, работающими с южной оконечности Южной Америки", - пишет группа в своей статье.

В это время произошел резкий скачок средней глобальной температуры в стратосфере на 0,7 °C (1,8°F).

Аномальные температуры сохранялись в течение четырех месяцев, и климатическое моделирование, проведенное исследователями, показало, что эти температуры невозможно объяснить без выброса 0,81 тераграмма частиц дыма, которые спутники обнаружили в стратосфере.

Это был самый большой скачок температуры в стратосфере Земли со времен извержения вулкана Пинатубо в 1991 году, отмечают Дамани-Пирс и его коллеги.

В то время как поверхность планеты охладилась примерно на полградуса по Цельсию благодаря диффузным облакам частиц, блокирующих солнечный свет, поглощение инфракрасного излучения частицами в стратосфере фактически вызвало значительное потепление этого слоя атмосферы.

Известно, что аэрозоли вулканов, выбрасываемые в атмосферу при подобных извержениях, также разрушают озоновый слой, а недавние исследования показали, что это могут делать и частицы от лесных пожаров.

Химические реакции, происходящие на поверхности частиц дыма, расходуют молекулы озона. Поэтому исследователи составили карту вертикального распределения озона в южном полушарии в 2020 году и обнаружили еще больше доказательств разрушения озонового слоя под воздействием дыма.

Частицы дыма увеличили продолжительность озоновой дыры над Антарктидой и нарушили работу антарктического полярного вихря, который обычно начинает разрушаться к концу весны.

"Истощение озонового слоя служит для увеличения силы полярного вихря за счет уменьшения нагрева стратосферы и баланса теплового ветра, обеспечивая положительную обратную связь, которая, по-видимому, задерживает разрушение полярного вихря", - объясняют Дамани-Пирс и его коллеги в своей работе.

"Это, в свою очередь, способствовало возникновению длительной озоновой дыры, которая наблюдалась в 2020 году".

Антарктическая озоновая дыра достигла почти рекордного уровня в 2020 году, и теперь мы знаем, почему. Новое исследование показало, как эти вызванные дымом изменения затем также повлияли на температуру, усилив полярный вихрь. Это привело к необычно прохладной весне 2020 года в Южном полушарии.

Тем временем, ближе к поверхности Земли, все больше проблемных частиц дыма проплывали над океаном и падали в море, подстегивая планктон к питанию и репродуктивному безумию, что привело к удушающему цветению этих микроорганизмов, превосходящих по размерам континент происхождения дыма.

Спустя почти три года и несколько масштабных пожаров, сейчас как никогда тревожно видеть, какие ошеломляюще большие, разнообразные и далеко идущие последствия могут иметь массивные шлейфы дыма от лесных пожаров.

Данное исследование было опубликовано в журнале Science Advances.