Минулого року температурні рекорди падали по всьому світу. Рівень парникових газів був високим, а явище Ель-Ніньйо — надзвичайно сильним. І все ж, навіть за цих умов, неочікуваний масштаб зростання температури здивував науковців, які спостерігають за енергетичним балансом Землі.
Детальне глобальне дослідження допомогло знайти ще одну важливу частину цього кліматичного пазлу: Земля відбила менше сонячного світла у космос, ніж зазвичай. Коли відбивна здатність знижується, більше сонячної енергії залишається всередині системи. Саме цей надлишок енергії сприяв тому, що температура піднялася вище, ніж очікувалося лише від впливу парникових газів і Ель-Ніньйо.
Як працює альбедо хмар
Альбедо — це частка сонячного світла, яку планета відбиває назад у космос. Світлі поверхні відбивають більше, темні — менше. Коли глобальне альбедо падає, Земля поглинає більше сонячної енергії, що веде до додаткового потепління. Найбільший внесок у це роблять низькі хмари — саме вони зазвичай віддзеркалюють значну частину сонячного випромінювання і не сильно утримують тепло. Високі хмари діють інакше: вони можуть сповільнювати втрату тепла у космос.
Науковці порівняли Землю з бухгалтерською книгою енергії. З одного боку — вхідне сонячне випромінювання, з іншого — тепло, яке покидає планету. Вимірювання показали: у 2023 році відбивна здатність різко впала. Вони підтвердили це, використовуючи атмосферні реконструкції, які об’єднують дані з багатьох джерел у погодинну картину хмарності та радіаційного обміну. Обидва підходи дали однаковий результат — Земля стала менш «дзеркальною».
Хмарний малюнок, який усе пояснив
Ключову роль відіграло зменшення кількості низьких хмар у певних регіонах — зокрема у північних широтах і тропіках. Менше яскравих хмар означало, що менше світла відбивалося, більше — досягало океану й суходолу, що призводило до подальшого нагрівання поверхні. Високі хмари не змогли пояснити цю зміну — вирішальний зсув відбувся саме через нестачу низьких хмар, які зазвичай забезпечують сильне відбиття над океанами.
Особливо помітним став Північний Атлантик. Температура поверхні води там уже була аномально високою, а низькі хмари — розрідженими. Тепліші води сприяють зменшенню кількості яскравих хмар, а це, своєю чергою, пропускає ще більше сонячного світла — і цикл сам себе підсилює. Що ж до полярних регіонів, то танення морського льоду дійсно знижує відбивну здатність, але спостережувані зміни криги не могли пояснити глобальне зменшення альбедо у 2023 році. Головним чинником залишилися зміни в хмарності.
Наскільки це посилило потепління
Щоб оцінити вплив, команда використала «енергетичну модель», яка переводить зміну альбедо в очікувану зміну температури. За їхніми підрахунками, без падіння альбедо, що тривало з кінця 2020 по 2023 рік, глобальна температура була б нижчою на кілька десятих градуса Цельсія. Це збігається з тим «зайвим» нагрівом, який науковці помічали, порівнюючи спостереження з відомими кліматичними чинниками.
Менше низьких хмар — менше відбиття
Можливих причин кілька. Природна мінливість клімату може змінювати вітри, вологість і стабільність нижніх шарів атмосфери, зменшуючи формування низьких хмар на рік-два.
Іншу роль відіграє чистіше повітря. Дрібні частинки аерозолів, що утворюються від згорання палива та судноплавства, слугують ядрами для утворення крапель у хмарах і відбивають світло. Коли рівень забруднення сіркою знижується, як це сталося вздовж основних морських маршрутів, кількість таких частинок падає — а це означає менше або менш відбивних хмар.
Третій можливий чинник — зворотний зв’язок із потеплінням: коли океани й повітря нагріваються, у деяких регіонах формується менше низьких хмар, що ще більше знижує альбедо і прискорює нагрівання.
Що це означає для найближчого майбутнього
Якщо зміна альбедо є тимчасовою, відбивна здатність може відновитися, і частина додаткового тепла зникне. Але якщо основна причина — чистіше повітря, то зниження альбедо може зберігатися довше. Якщо ж посилюється саме зворотний зв’язок між потеплінням і низькими хмарами, темпи глобального нагрівання можуть випередити прогнози більшості моделей.
Це важливо для контрольних кліматичних рубежів: стале зниження альбедо може скоротити час, що залишився до перевищення порогу +1,5°C понад доіндустріальний рівень, і зменшити залишковий «вуглецевий бюджет» людства.
Хмари, альбедо і майбутнє Землі
Дослідження визначає чіткі пріоритети: потрібно точніше вимірювати властивості низьких хмар і продовжувати моніторинг енергетичного балансу планети з орбіти, щоб відстежувати зміни майже в реальному часі. Особливу увагу слід приділити тому, як зменшення аерозолів — особливо від судноплавства — впливає на хмарність і відбиття сонячного світла над океанами.
Ці кроки допоможуть розібратися, що саме стоїть за зниженням альбедо: природні коливання, чистіше повітря чи посилення кліматичних зворотних зв’язків. Вони також покращать прогнози регіональних температур і морських умов.
У 2023 році Земля відбила менше сонячного світла, ніж зазвичай, через скорочення кількості низьких хмар у ключових регіонах — зокрема над Північним Атлантикою та частинами тропіків. Менше відбиття означало, що більше сонячної енергії залишилося в системі, і це додаткове тепло разом із впливом парникових газів та Ель-Ніньйо допомогло встановити нові температурні рекорди.
Чи відновиться альбедо, чи залишиться на низькому рівні, або навіть знизиться ще більше — саме це визначить, як швидко нагріватиметься клімат у найближчі роки. Дослідження опубліковано в журналі Science.