Как морские водоросли делают облака
Постоянная облачность над антарктическими водами Мирового океана связана с деятельностью фитопланктона, помогающего конденсироваться облачным каплям влаги.
Над антарктическими водами Мирового океана почти никогда не рассеиваются облака, и причина тому, как оказалось, в фитопланктоне – местные микроскопические водоросли в буквальном смысле делают облака, выделяя в атмосферу аэрозольные частицы. Обычно, когда говорят про аэрозоли, то имеют в виду те, которые получаются в результате человеческой деятельности (дым из заводских труб и т. д.). Частицы сажи служат своеобразными «семенами», вокруг которых конденсируются пары воды – так и получаются капли, объединяющиеся в облако.
Но такие точки конденсации могут иметь и вполне природное происхождение: мельчайшие брызги воды, содержащие органические вещества и морскую соль, или сульфаты и соли аммония как продукты жизнедеятельности каких-нибудь живых организмов. О том, что море и его обитатели служат источником «натуральных аэрозолей», говорят давно, однако до сих пор мало кто пытался количественно оценить вклад морских экосистем в формирование облаков. Именно это попытались сделать Дэннис Хартманн (Dennis Hartmann) из Вашингтонского университета вместе коллегами из Университета Лидса, Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Лос-Аламосской национальной лаборатории.
В работе были использованы данные спутников НАСА, позволившие оценить плотность облаков между 35° и 55° южной широты. Состояние облаков сравнивали с концентрацией хлорофилла а, который обычно служит маркером биологической активности в морях и океанах. В статье в Science Advances авторы пишут, что связь между облаками и уровнем хлорофилла была однозначной: чем больше было фотосинтезирующего пигмента (то есть чем больше было водорослей), тем облачней была погода.
Жизнь в океане ежегодно повышала количество облачных водяных капель на 60%; сильнее всего эффект был заметен летом. Облака, располагающиеся невысоко над землёй, отражают солнечный свет, и поверхность планеты под ними будет охлаждаться. («Запирание» тепла и парниковый эффект обуславливаются другими, высокоуровневыми облаками.) Летом уровень солнечной радиации возрастает, и одновременно же, как было сказано, увеличивается концентрация фитопланктона – по оценкам исследователей, активность водорослей приводит к тому, что количество отражённого солнечного излучения увеличивается на 10 ватт на квадратный метр. Это сравнимо с тем, что происходит в северном полушарии, за тем исключением, что на севере добавочное «облачное отражение» возникает из-за промышленного загрязнения атмосферы.
Как микроскопические водоросли могут повышать облачность? Первый способ: выделяя газообразный диметилсульфид, который в атмосфере превращается в остаток серной кислоты – сульфат, который, в свою очередь, очень хорошо конденсирует пары воды. Второй способ: за счёт органических остатков, поднимающихся в воздух на поверхности мельчайших пузырьков, оторвавшихся от воды. Такие пузырьки с органическими добавками тоже могут работать центрами конденсации облачных капель. Любопытно, что с 35° по 45° южной широты облака над океаном формируются преимущественно за счёт диметилсульфида, а с 45° по 55° – за счёт фитопланктонной органики.
Таким образом, предположения об активной климатической деятельности морских экосистем подтвердились – крохотные водоросли действительно могут делать облака. Мы привыкли полагать, что только человек обладает достаточным могуществом, чтобы по-крупному влиять на климат, однако, как видим, настоящее положение дел может быть сложнее. (И не только из-за фитопланктона – здесь же можно вспомнить работу сотрудников Гёттингенского университета, опубликованную в прошлом году в Angewandte Chemie: в ней описывается, как обычные хвойные деревья с помощью веществ, содержащихся в их смолах, помогают формироваться облакам.) Строя климатические модели, пытаясь оценить наше влияние на погоду на планете, мы должны учитывать и вклад природных производителей облакообразующих аэрозолей.
