Арктическое затемнение (или мгла) — это оптический эффект, наблюдающийся в северных широтах. Он связан с различными аэрозольными загрязнителями — как индустриальными выбросами, так и природными факторами. По данным учёных, этот эффект начал наиболее активно проявляться с середины XX века, когда во всём мире восстановилась послевоенная промышленность.

Эта взвесь в воздухе, помимо того что загрязняет атмосферу, нарушает ещё один важный процесс в субарктических экосистемах — фотосинтез деревьев — и приводит к депрессии роста растений. Об этом сообщил один из авторов исследования, посвящённого влиянию индустриальных выбросов на субарктические лесные экосистемы, заведующий кафедрой математических методов и информационных технологий Сибирского федерального университета (СФУ) Владимир Шишов.

Из-за эффекта затемнения попадающей на земную поверхность солнечной радиация стало меньше. Такую тенденцию отследили для лесов на огромной территории — от устья реки Оби (Западная Сибирь) до реки Хатанги (полуостров Таймыр). Для этого учёными было проведено математическое моделирование роста деревьев с учётом эффекта затемнения, которое показало очень высокую корреляцию между этими двумя природными явлениями.

«Мы попытались связать уменьшение приходящей солнечной энергии с ростом деревьев на основе нашей российской модели Ваганова–Шашкина, являющейся одной из самых цитируемых моделей в своей области в мировом научном сообществе. Мы модифицировали нашу модель и показали, что учёт эффекта затемнения существенно улучшает моделирование роста деревьев на огромной территории, делая оценки очень точными», — рассказал учёный.

Для выяснения причин возникновения дымки над Арктикой российские специалисты связались с зарубежными коллегами, которые занимаются изучением физики атмосферы. В итоге выяснилось, что есть несколько причин появления аэрозолей над субарктическими лесами.

«Во-первых, это может быть связано с природными явлениями, затемнение атмосферы вызывается крупными вулканическими извержениями или серьёзными лесными пожарами. Во-вторых, существенной составляющей является антропогенный фактор или активная индустриальная деятельность человечества», — пояснил Владимир Шишов.

Со своей стороны старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии экосистем СФУ, сотрудник Института леса имени В.Н.Сукачёва Сибирского отделения Российской академии наук Александр Кирдянов отметил, что затемнение над бореальными лесами непостоянно. «Если посмотреть на карты, которые создаются на основе системы наблюдения за выбросами диоксида серы, то видно, что в самой Арктике находится очень небольшое количество предприятий, загрязняющих атмосферу, а основная масса таких предприятий находится в Юго-Восточной Азии, вносят свой вклад также Северная Америка и Европа», — пояснил он. Именно деятельность таких предприятий вследствие специфической циркуляции воздушных масс в Северном полушарии и приводит к возникновению арктической аэрозольной дымки.

«Скорость распространения воздушных масс в верхних слоях атмосферы может достигать 300 км/ч. Эти аэрозоли могут подниматься на достаточно большую высоту и за довольно короткий период времени могут переноситься с экватора на Северный полюс», — добавил Владимир Шишов.

Замедление роста таёжных лесов, по словам учёных, входит в противоречие с зафиксированным потеплением, которое наблюдаются по всей планете, и особенно ярко в Арктике. Дело в том, что северные деревья очень чувствительны к температуре воздуха, в нормальных условиях увеличение температуры должно приводить к увеличению прироста деревьев, т.е. увеличению продуктивности субарктических лесов. Но картина иная из-за арктической дымки. Этот новый фактор должен быть учтён при прогнозировании роста деревьев под влиянием глобального потепления.

«Большинство реконструкций изменения температуры высокого разрешения за последние 2000 лет основано на косвенных источниках информации, прежде всего параметрах годичных колец деревьев, которые наиболее чувствительны к температуре, особенно в северных регионах. Такие реконструкции являются основой для прогноза динамики температур в будущем, — пояснил Александр Кирдянов. — Выявленные расхождения между положительным трендом температуры и ростом деревьев приводят к принципиальному вопросу, насколько верны реконструкции и прогнозы хода температур, основанные на использовании годичных колец деревьев. Наше исследование предлагает решение этой проблемы».

Напомним, что влияние аэрозолей на деревья часто становится губительным. С 1970-х годов в Арктике погибли бореальные леса на площади 24 тыс. кв. км. По данным учёным, к началу 2000-х годов темпы роста деревьев в таких лесах снизились в два раза по сравнению с 1960-ми годами. Решить проблему возникновения аэрозольного загрязнения в северных широтах помогут только общие договорённости и усилия всех стран, производящих выбросы в атмосферу. «Защитить Арктику от явления, которое описывается в нашей статье, может только всё мировое сообщество. Оно могло бы выработать определённого рода решение, которое позволило бы существенно уменьшить нагрузку на арктические и субарктические экосистемы», — резюмировал Владимир Шишов.

Исследование проводилось при грантовой поддержке Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования опубликованы в журнале Ecology Letters.