Використовуючи комп’ютерне моделювання, група вчених з Фінляндії і США вивчила вплив летких органічних сполук, що виділяються рослинами при ураженні комахами, на утворення хмар і розсіювання сонячного випромінювання. Дослідження дозволить поліпшити кліматичні моделі та прогноз атмосферних процесів, особливо в районах, що мають проблеми зі шкідниками комах.
Атмосферні аерозолі виникають внаслідок як природних процесів (пилових бур, лісових пожеж, вивержень вулканів), так і діяльності людини — добувної промисловості, спалювання викопного палива, виробництва будівельних матеріалів. Аерозолі впливають на клімат, безпосередньо розсіюючи і поглинаючи сонячне випромінювання, а також на формування і властивості хмар. Однак величина їх кліматичного впливу до кінця не визначена, що викликає велику невизначеність і в оцінці радіаційного балансу Землі (різниці між поглиненим і випущеним випромінюванням).
Рослини, крім усього іншого, здатні утворювати аерозолі, хоч і опосередковано. Вони виділяють особливі леткі органічні сполуки (ЛОС) для захисту від впливу високих температур, взаємодії між собою та іншими організмами (залучення запилювачів), а також у відповідь на стрес. Надалі, окислюючись в атмосфері, ЛОС перетворюються у вторинні органічні аерозольні частинки.
У новому дослідженні міжнародна група вчених провела комп’ютерне моделювання та оцінила наслідки викиду ЛОС через стрес, викликаний ураженням комахами-шкідниками, для локальної зміни атмосфери над лісом. Результати застосування глобальної аерозольно-кліматичної моделі ECHAM-HAMMOZ автори виклали в статті, опублікованій в журналі Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
Дослідники змоделювали зараження комахами вічнозелених хвойних і листяних дерев бореального лісу в діапазоні від 10 до 100 відсотків уражених рослин. Як з’ясувалося, вже при 25 — відсотковому зараженні (може зустрічатися в лісах і сьогодні) кількість органічних аерозольних частинок зростає на 50 відсотків у порівнянні з повністю здоровим лісом, а при повному зараженні – на 120.
Середнє значення модельованого базового рівня вторинних органічних аерозольних частинок (a) та різниця між базовим рівнем та моделями заражених комахами бореальних лісів з різною часткою уражених рослин (10% (b), 25% (c), 50% (d), 75% (e) та 100% (f)) / © E. Holopainen et al, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2022
Аерозольні частинки діють як ядра конденсації для молекул води, що призводить до збільшення кількості хмарних крапель над лісом від 30 до 50 відсотків, а також висоти їх утворення. Потенційно це може змінити альбедо (відбивну здатність) хмар і призвести до посилення їх охолоджуючого ефекту. З іншого боку, самі по собі органічні аерозольні частинки підсилюють розсіювання сонячного випромінювання, що може, навпаки, підвищити середню температуру лісу на один-півтора градуса Цельсія (в разі ураження всіх рослин).
І все ж, за словами авторів дослідження, такі локальні зміни не відбудуться в одну мить. Проте тепер кліматичні моделі зможуть враховувати викиди вторинних органічних аерозолів в районах, що зазнають проблеми з комахами-шкідниками, що дозволить точніше моделювати локальні атмосферні процеси і клімат Землі в цілому.