Воздушная миссия выполнена

На днях завершилось самое масштабное исследование атмосферы, которое длилось свыше трех лет — воздушная миссия "Гольфстрима-5". Этим именем был назван специальный самолет, проводивший исследование распределения веществ, в том числе и парниковых газов в воздушной оболочке Земли. Ученым удалось узнать много интересного о том, как меняется климат.

Фото: Фото: AP

За время работы самолет с командой исследователей несколько раз пересекал земной шар, следуя от одного полюса к другому. Ученые, работавшие над проектом, утверждают, что для полной обработки собранных данных потребуется не менее десяти лет.

Данный проект, получивший название HIPPO (HIAPER Pole-to-Pole Observations — наблюдения от полюса до полюса) объединил исследователей из Национального центра атмосферных исследований, Гарвардского и Принстонского университетов, Океанографического института Скриппса, Национальной администрации по исследованию океанов и атмосферы и университета Майами. Его целью было собрать реальные данные о поступлении и распределении в атмосфере различных веществ, которые попадают в воздушную оболочку нашей планеты с земной поверхности. В частности, так называемых парниковых газов. Проще говоря, исследования в рамках HIPPO должны были ответить на вопрос, насколько модели глобального потепления, которые как раз и учитывают распределение парниковых газов в атмосфере, реалистичны.

Интересно, что обычно климатологи при проведении подобных исследований предпочитают пользоваться данными, полученными от наземных станций. Однако это не дает полной картины, ведь эти станции удалены друг от друга на тысячи километров и, кроме того, их приборы ничего не могут сообщить о вертикальном распределении веществ в атмосфере. Поэтому, как образно выразился один из участников проекта Бриттон Стефенс: "Проводить измерения атмосферы только наземными станциями — это все равно что заниматься подводным плаванием в марлевой повязке".

Получается, что, плавая под водой "в марлевой повязке", ученые все эти годы не могли сказать ничего определенного о связи парниковых газов с эффектом глобального потепления — у них просто не было точных данных о том, что происходит с этими веществами после того, как те оказываются в атмосфере. Взять хотя бы тот же углекислый газ, об опасности которого уже неоднократно писали многочисленные СМИ. Все, что могли померить исследователи с поверхности Земли, — это то, сколько СО2 выбросил конкретный завод за единицу времени. А о том, что с ним произошло дальше, оставалось лишь гадать: может быть, он остался в атмосфере, а может быть, был сразу же поглощен окрестными растениями, которым это вещество, как мы помним, необходимо для нормального роста.

Запускаемые в атмосферу зонды тоже не могли дать четкого ответа на данный вопрос — все, что им было по силам, так это просто измерить содержание СО2 в конкретной точке. Однако оставалось непонятно, откуда он там взялся. Возможно, из заводской трубы, а может быть — из жерла ближайшего вулкана. Или испарился с поверхности Мирового океана (ибо самым крупным поставщиком этого газа в атмосферу планеты, как ни крути, до сих пор является он). Словом, о том, насколько сильно влияют производимые человечеством парниковые газы на химический состав атмосферы, и, следовательно, на изменения климата, до миссии "Гольфстрима-5" никто точно не знал, только лишь предполагали.

Именно поэтому для фундаментального исследования климатологи решили воспользоваться услугами специального самолета от компании Gulfstream Aerospace. Напомню, что первый самолет данной модели поднялся в воздух еще в июле 1997 года, а уже через год таких летательных аппаратов было произведено более 100 штук, поскольку все признали его самым надежным воздушным кораблем нашего времени. Поэтому в 2009 году один из таких лайнеров был закуплен Национальнымцентром атмосферных исследований (США), оснащен специальным оборудованием отправлен на изучение атмосферы.

Фото: AP

Каковы преимущества подобного метода? Дело в том, что "Гольфстрим-5" может делать длительные беспосадочные перелеты, то есть стандартные измерения могут быть произведены на огромной территории. Кроме того, этот самолет без проблем меняет высоту полета — во время рейсов он легко снижался до 150 м и даже ниже, а потом поднимался на 9 км и выше. То есть у ученых впервые появилась возможность отследить путь СО2 от трубы завода до средних слоев атмосферы.

Итак, первая экспедиция с исследовательскими полетами состоялась с 8 по 30 января 2009 года. За это время было проведено пять миссий (с 31 октября по 22 ноября 2009 года, в 2010 году с 24 марта по 16 апреля и две в 2011 году — с 14 июня по 11 июля и с 9 августа по 9 сентября). За все время исследований "Гольфстрим-5" летал от Арктики до Новой Зеландии и Ближней Антарктики, измеряя в разные времена года состояние атмосферы на высотах от 150 до 13500 метров. Подробнее с его "маршрутным листом" можно ознакомиться здесь.

И хотя, по мнению исследователей, полная обработка полученных им данных займет много времени, уже сейчас можно сказать, что миссия "Гольфстрима-5" подарила ученым множество новых данных. Так, например, было выяснено, что микроводоросли океана и сухопутные растения поглощают значительно больше углекислого газа, чем считали сторонники концепции "антропогенного глобального потепления". Предполагалось, что они забирают около половины СО2, однако выяснилось, что "зеленые стражи планеты" используют свыше 80 процентов антропогенного углекислого газа.

Также было установлено, что большинство парниковых газов не уходит в верхние слои атмосферы — они концентрируются недалеко от земной поверхности, и, следовательно, не могут провоцировать парниковый эффект (то есть удержания тепла Земли от ухода в космос). В то же время само количество выделяемых человеческой цивилизацией СО2 и СН4 в атмосфере оказалось значительно больше того, что было получено с помощью расчетов.

Кроме того, выяснилось, что климатические модели обычно завышают объемы сажи в верхних слоях атмосферы, на самом деле ее там на несколько порядков меньше. В то же время намного ниже, в районе Тихого океана рядом с США, их оказалось необычайно много, больше, чем предполагалось. Это достаточно странно, ведь в этой части западного побережья США нет больших промышленных городов. Предполагается, что источник этих частиц — автомобильные двигатели, однако непонятно, почему их сносит воздушными потоками именно в это место.

Наконец, участники проекта HIPPO обнаружили высокое содержание закиси азота в атмосфере над тропиками (напомню, что этот газ одновременно поглощает солнечное тепло и способствует истощению озонового слоя Земли). Получается, что в приэкваториальных регионах нашей планеты сейчас возникла тенденция к понижению температуры, а вовсе не к повышению. Откуда она взялась в воздухе, не понятно, некоторые специалисты связывают это с интенсивным использованием азотных удобрений в сельском хозяйстве стран данного региона. Другие связывают с эрозией почв, которая увеличилась в связи с вырубкой тропических лесов: как известно, эти почвы — самый большой резервуар данного соединения на Земле, которое появляется там как результат деятельности азотофиксирующих бактерий.

Читайте также: Искусственные вулканы охладят Землю

Итак, даже предварительные отчеты уже сообщили ученым много нового. А что будет после того, как опубликуют полный анализ собранных данных?… Пока же ясно одно — скорее всего, многие учебники по метеорологии и экологии, возможно, придется переписать.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"