Финские и американские ученые провели компьютерное моделирование, чтобы оценить, как летучие органические соединения, испускаемые растениями при повреждении насекомыми, влияют на формирование облаков и отражение солнечного света. Полученные результаты помогут усовершенствовать климатические модели и повысить точность прогнозов атмосферных явлений, в особенности в регионах, страдающих от нашествий вредителей.
Атмосферные аэрозоли формируются как в результате природных явлений, таких как пыльные бури, лесные пожары и извержения вулканов, так и в результате человеческой деятельности, включая добычу полезных ископаемых, сжигание ископаемого топлива и производство строительных материалов. Эти аэрозоли оказывают влияние на климат, непосредственно влияя на рассеяние и поглощение солнечного излучения, а также на формирование и характеристики облаков. Однако степень их воздействия на климат до сих пор не установлена, что создает значительную неопределенность в оценке радиационного баланса Земли, то есть разницы между поглощенной и излученной энергией).
Растения также способны формировать аэрозоли, хотя и не напрямую. Они выделяют специфические летучие органические соединения (ЛОС) для защиты от перегрева, для коммуникации с другими организмами (включая привлечение опылителей) и в качестве реакции на неблагоприятные условия. Эти ЛОС, окисляясь в атмосфере, образуют вторичные органические аэрозольные частицы.
Используя компьютерное моделирование, международная группа ученых изучила, как выбросы летучих органических соединений (ЛОС), вызванные стрессом от поражения вредителями, влияют на локальные изменения в атмосфере над лесным массивом. Результаты работы, выполненной с использованием глобальной аэрозольно-климатической модели ECHAM-HAMMOZ, представлены в научной статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Имитируя распространение насекомых-вредителей на вечнозеленых хвойных и лиственных деревьях бореального леса, ученые рассмотрели сценарии с уровнем поражения от 10 до 100 процентов. Анализ показал, что даже при 25-процентном заражении, которое иногда наблюдается в лесах, концентрация органических аэрозольных частиц возрастает на 50 процентов по сравнению с состоянием абсолютно здорового леса, а при полном заражении – на 120.
Аэрозольные частицы служат центрами, вокруг которых конденсируются молекулы воды, что вызывает увеличение количества облачных капель над лесным массивом на 30–50 процентов и повышение высоты их формирования. Это потенциально может повлиять на альбедо облаков (то есть их отражательную способность) и усилить их охлаждающий эффект. В то же время, сами органические аэрозольные частицы увеличивают рассеяние солнечного излучения, что может привести к повышению средней температуры леса на 1–1,5 градуса Цельсия (если все растения пострадают).
Авторы исследования подчеркивают, что подобные изменения не наступят незамедлительно. Однако, климатические модели теперь смогут принимать во внимание выбросы вторичных органических аэрозолей в регионах, где наблюдаются проблемы с вредителями, что позволит более точно воспроизводить локальные атмосферные процессы и климат планеты в целом.