Аэрозоли от биомассы в стратосфере компенсировали рекордное истончение озона над Арктикой весной 2020 года

Дым лесных пожаров и неожиданный поворот с озоном

Когда стало известно, что озоновый слой над Арктикой весной 2020 года пострадал рекордным образом, многие обеспокоились, что мы теряем достигнутые экологические успехи. Это исследование рассматривает неожиданного участника событий: дым от гигантских пожаров. Авторы показывают, что дым, поднявшийся высоко в атмосферу над Арктикой, не только способствовал разрушению озона, как опасались — он также изменил ветры и температуры таким образом, что частично защитил регион от ещё более сильных потерь озона.

Почему озон над Арктикой важен

Озоновый слой в верхних слоях атмосферы защищает жизнь на Земле от вредного ультрафиолетового излучения. В полярных регионах изменения озона влияют не только на риск солнечных ожогов; они могут менять крупномасштабные погодные схемы по всему Северному полушарию. В последние годы внимание сместилось от только антропогенных химикатов к новым угрозам, связанным с изменением климата, в том числе к увеличению масштабов пожаров в бореальных лесах. Дым от этих пожаров может подниматься до стратосферы — того же слоя, где сосредоточена большая часть озона. До сих пор большинство работ сосредотачивалось на том, как такой дым ускоряет озоноразрушающую химию, особенно у Антарктиды. Намного меньше было известно о его влиянии на озон над стремительно нагревающейся Арктикой.

Дым высоко над Арктикой

Используя детальные спутниковые наблюдения, авторы обнаружили, что в конце лета и осенью 2019 года стратосфера над Арктикой была необычно мутной. Количество частиц, блокировавших свет, более чем удвоилось по сравнению с типичными годами. Множество свидетельств — поведение частиц при разных длинах волн света, отсутствие вулканических газов и характерное потепление нижней стратосферы — указывали на дым от интенсивных сибирских пожаров, а не на вулканическую эмиссию. Всего через несколько месяцев, весной 2020 года, Арктика пережила самое сильное истончение озона за более чем четыре десятилетия записей, при исключительно холодных и стабильных условиях в полярном вихре, благоприятных для озоноразрушающей химии.

Моделирование необычной цепной реакции

Чтобы разъединить эту цепочку событий, команда использовала сложную модель Земной системы, которая симулирует и атмосферную химию, и погоду. Они провели набор экспериментов, в которых либо учитывали, либо исключали эмиссии от пожаров, и настраивали высоту вбрасывания дыма в соответствии с тем, что наблюдали спутники. Сравнивая эти прогонки, они выделяли эффекты химических реакций, вызванных дымом, от его влияния на температуры и ветры. Что удивительно, их наиболее правдоподобные симуляции показали, что дым 2019 года вызвал чистое увеличение общего содержания озона над Арктикой весной 2020 года — примерно на 11,5 добсона, компенсировав примерно 19 процентов наблюдавшейся потери.

Дым, который и вредит, и помогает

Ключ в двойственном характере дыма. С одной стороны, частицы предоставляют поверхности, на которых хлор переходит в формы, более активно разрушающие озон, что приводит к дополнительным потерям озона. Модель указывает, что только этот химический путь сократил бы арктический озон примерно на 6 добсонов весной 2020 года. С другой стороны, дым поглощает солнечный свет и прогревает нижнюю стратосферу. Это потепление изменяет крупномасштабную циркуляцию, усиливая приток обогащённого озоном воздуха из более низких широт в сторону Арктики и усиливая нисходящую компоненту над полюсом. Эта динамическая реакция увеличивает озон примерно на 18 добсонов — больше, чем компенсирует химические потери в симуляциях. Без этого циркуляционного пополнения, по оценке авторов, части Арктики могли бы на короткое время пересечь традиционный порог «озоновой дыры», используемый для Антарктиды.

Как огонь и погода работают вместе

Исследование также отвечает на вопрос, почему 2019 год был особенным. Авторы показывают, что важен был не только объём дыма, но и место и время его образования и поведение ветров. В 2019 году необычно большая доля экстремальных сибирских пожаров горела на больших широтах, а сильный циклон в верхних слоях атмосферы способствовал подъёму дыма в верхние слои и направлял его в Арктику. В другие годы с интенсивными пожарами иные схемы ветров удерживали дым в более низких широтах. Это означает, что будущие воздействия на арктический озон будут зависеть от случайного совпадения тяжёлых сезонов пожаров с конкретными циркуляционными паттернами, а не только от интенсивности самих пожаров.

Что это значит для мира, который нагревается

Для неспециалистов главный вывод таков: дым от лесных пожаров в стратосфере — новый и сложный фактор в истории озона. В данном случае дым одновременно способствовал разрушению озона и, более мощно, перестроил атмосферные потоки таким образом, что в Арктику было привлечено больше озона, смягчив удар экстремального истончения. По мере того как изменение климата вызывает более частые и интенсивные бореальные пожары и, возможно, меняет место их возникновения и реакцию ветров, такие эпизоды могут участиться. Понимание этой борьбы — между дымовой химией, разрушающей озон, и дымовой динамикой, частично его защищающей — будет ключевым для прогнозирования будущего уровня ультрафиолетового облучения и климатических обратных связей в далёком Севере.

Цитирование: Zhong, Q., Veraverbeke, S., Yu, P. et al. Stratospheric biomass burning aerosols compensate record-breaking ozone depletion over the Arctic in spring 2020. Nat Commun 17, 1993 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69728-y

Ключевые слова: арктический озон, дым от лесных пожаров, стратосферные аэрозоли, изменение климата, бореальные пожары