Сектор экспериментальных исследований аэродисперсных систем

Руководитель сектора - зав. кафедрой, проф. Михайлов Евгений Федорович

Глобальное изменение климата из природного фактора постепенно превращается в серьезную социально-экономическую проблему (Stern, N.H. The Economics of Climate Change: the Stern review, Cambridge, UK, Cambridge University Press, 2007). Так, согласно докладу  экспертной организации  Germanwatch (Варшава, 2013) за период с 1980 по 2012 годы совокупный ущерб от природных катастроф составил около 3,8 триллиона долларов, при этом 74% (2,8 триллиона долларов) пришлись на экстремальные погодные явления, вызванные изменением климата. В России  по данным Министерства регионального развития прямой ущерб от наводнения в Крымске  в 2012 составил 20 млрд. рублей, а ущерб от паводка 2013 г. на Дальнем Востоке 87,9 млрд. рублей (косвенный ущерб 527 млрд. рублей).

Важной составляющей минимизации ущерба от экологических катастроф является возможность долгосрочного прогноза климатических изменений, который должен опираться на знание фундаментальных физических и химических процессов, протекающих внутри климатической системы и тех возмущающих воздействиях, которые происходят  при изменении состава атмосферы. Важно отметить, что  понятие состава атмосферы включает в себя не только концентрации различных газовых составляющих, но и характеристики дисперсной фазы, к которой относятся облака и атмосферный аэрозоль. В отличие от парниковых газов особенность климатообразующей роли  дисперсного компонента  заключается в том, что на радиационный перенос в атмосфере влияет не только концентрация, но и его химический состав, дисперсность, морфологическая структура и  гетерофазные процессы,  протекающие на  поверхности. Разнообразие типов атмосферного аэрозоля и его высокая пространственно-временная изменчивость делает количественную оценку аэрозольного радиационного возмущающего воздействия (прямой и косвенный радиационный форсинг) очень сложной (Рис.1).

Рис.1. Типы атмосферных аэрозолей и их размеры (слева). Основные источники поступления аэрозолей в атмосферу и их влияние на радиационный баланс (справа).

Иллюстрацией  сказанного являются данные представленные Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC 2013). Рисунок 2 наглядно демонстрирует, что итоговая неопределенность в оценке глобальных климатических изменений сопряжена с неопределенностью, вызванной с оценкой климатообразующей роли подсистемы «аэрозоль-облака» (выделено прямоугольником). Высокая погрешность аэрозольного форсинга (от - 1.3 до -0.06 Вт/м2, IPCC 2013) вызвана целым радом причин, среди которых к числу основных можно отнести:

• высокую пространственно-временную изменчивость концентраций частиц и их  химического состава;
• сложность учета роли углеродсодержащих первичных и вторичных аэрозолей  в процессах образования и трансформации облачных систем;
• отсутствие понимания многочисленных обратных связей между биосферой и атмосферой;
• отсутствие надежных термодинамических моделей гигроскопических  и конденсационных свойств многокомпонентных частиц;
• ограниченные знания об аэрозольной климатологии характерной для локальных фоновых условий, что не позволяет надежно оценить влияние антропогенных загрязнений на величину аэрозольного форсинга.

Рис.2 Изменение глобального радиационного возмущения,  обусловленное различными компонентами атмосферы в 2011 по сравнению с 1750 г. (IPCC 2013).