Используя компьютерное моделирование, группа ученых из Финляндии и США изучила влияние летучих органических соединений, выделяемых растениями при поражении насекомыми, на образование облаков и рассеяние солнечного излучения. Исследование позволит улучшить климатические модели и предсказание атмосферных процессов, особенно в областях, испытывающих проблемы с насекомыми-вредителями.
Атмосферные аэрозоли возникают вследствие как природных процессов (пыльных бурь, лесных пожаров, извержений вулканов), так и деятельности человека — добывающей промышленности, сжигания ископаемого топлива, производства строительных материалов. Аэрозоли влияют на климат, напрямую рассеивая и поглощая солнечное излучение, а также на формирование и свойства облаков. Однако величина их климатического воздействия до конца не определена, что вызывает большую неопределенность и в оценке радиационного баланса Земли (разницы между поглощенным и испущенным излучением).
Растения, помимо всего прочего, способны образовывать аэрозоли, хоть и опосредованно. Они выделяют особые летучие органические соединения (ЛОС) для защиты от воздействия высоких температур, взаимодействия между собой и другими организмами (привлечение опылителей), а также в ответ на стресс. В дальнейшем, окисляясь в атмосфере, ЛОС превращаются во вторичные органические аэрозольные частицы.
В новом исследовании международная группа ученых провела компьютерное моделирование и оценила последствия выброса ЛОС из-за стресса, вызванного поражением насекомыми-вредителями, для локального изменения атмосферы над лесом. Результаты применения глобальной аэрозольно-климатической модели ECHAM-HAMMOZ авторы изложили в статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Исследователи смоделировали заражение насекомыми вечнозеленых хвойных и лиственных деревьев бореального леса в диапазоне от 10 до 100 процентов пораженных растений. Как выяснилось, уже при 25-процентном заражении (может встречаться в лесах и сегодня) количество органических аэрозольных частиц растет на 50 процентов по сравнению с полностью здоровым лесом, а при полном заражении — на 120.
Аэрозольные частицы действуют как ядра конденсации для молекул воды, что приводит к увеличению количества облачных капель над лесом от 30 до 50 процентов, а также высоты их образования. Потенциально это может изменить альбедо (отражательную способность) облаков и привести к усилению их охлаждающего эффекта. С другой стороны, сами по себе органические аэрозольные частицы усиливают рассеяние солнечного излучения, что может, наоборот, повысить среднюю температуру леса на один-полтора градуса Цельсия (в случае поражения всех растений).
И все же, по словам авторов исследования, такие локальные изменения не произойдут в одно мгновение. Тем не менее теперь климатические модели смогут учитывать выбросы вторичных органических аэрозолей в районах, испытывающих проблемы с насекомыми-вредителями, что позволит точнее моделировать локальные атмосферные процессы и климат Земли в целом.