В 2023 году Земля отразила в космос так мало солнечного света, как не отражала никогда за всю историю наблюдений. Учёные из Института Альфреда Вегенера (AWI) вместе с Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды увидели в этом не просто статистическую аномалию, а возможный сигнал о том, что облака — главный естественный щит планеты — начинают сдавать позиции. И если это так, человечество ждёт не просто потепление, а его ускорение, которое климатические модели пока не учитывали в полной мере.

Двойная игра облаков

Чтобы понять, почему исчезновение низких облаков так тревожит климатологов, стоит разобраться в том, какую роль облака вообще играют в энергетическом балансе Земли. Этот баланс — соотношение между приходящей солнечной радиацией и той энергией, которую планета излучает обратно в космос. И облака влияют на него сразу двумя противоположными способами.

С одной стороны, они удерживают тепловое излучение у поверхности, работая как одеяло — это парниковый эффект, знакомый каждому. С другой — отражают солнечный свет обратно в космос, охлаждая планету. Это так называемый альбедо-эффект, о котором говорят гораздо реже. В зависимости от типа облаков перевешивает то один, то другой механизм.

Низкие плотные кучевые облака отражают много солнечного света и поэтому действуют преимущественно как охладители. Высокие перистые облака, наоборот, пропускают солнечную энергию, но задерживают тепловое излучение, усиливая парниковый эффект. Как объясняет Андреас Макке, исследователь из Лейбница, глобально пока перевешивает альбедо-эффект: в целом облака охлаждают Землю. Но ключевой вопрос — как они поведут себя в будущем, когда климат станет теплее.

«Если облака изменятся в более тёплом климате, то неясно, в какую сторону это пойдёт, — говорит Макке. — Сейчас модели указывают на то, что охлаждение будет уменьшаться». А это значит, что парниковый эффект начнёт доминировать над альбедо-эффектом.

Почему охлаждение слабеет

Механизм, который предсказывают модели, выглядит логичным и пугающим одновременно. В тёплом климате зоны облачности, связанные с областями низкого давления, могут сместиться ближе к полюсам. Там солнечная радиация слабее, а значит, охлаждающий эффект облаков уменьшится. Одновременно из-за более тёплой атмосферы облака смогут подниматься выше, и их удерживающий тепло эффект усилится.

Но как именно разные типы облаков отреагируют на изменения климата — здесь, по словам Макке, «есть идеи, но это большая неопределённость». Именно эта неопределённость и заставляет учёных внимательно вглядываться в данные наблюдений.

Рекордный провал альбедо

Данные, полученные институтом AWI совместно с Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды, показали: в 2023 году Земля отразила рекордно мало солнечного света. Причину авторы исследования видят в сокращении низких облаков над частью Атлантики, в тропиках и в средних широтах Северного полушария.

«Когда низких облаков становится меньше, мы теряем охлаждающий эффект. Становится теплее», — говорит ведущий автор исследования Хельге Гёслинг. Учёные выделили две возможные причины этого сокращения.

Первая — уменьшение количества мелких частиц в воздухе, прежде всего сульфатных аэрозолей. Это следствие ужесточения экологических норм, в том числе для судоходного топлива. С одной стороны, это хорошая новость: человечество выбрасывает меньше вредных веществ. Но у этой медали есть обратная сторона: именно на этих частицах формировались капли облаков, и именно они делали облака особенно яркими и отражающими. Меньше аэрозолей — тусклее облака, меньше отражённого света.

Вторая причина — естественные колебания, такие как изменения температуры океана и воздушных течений. Но, по словам Гёслинга, этих объяснений недостаточно. Он предполагает наличие усиливающей обратной связи: само потепление заставляет низкие облака исчезать, что ведёт к дальнейшему потеплению, которое, в свою очередь, уничтожает ещё больше облаков. Замкнутый круг, который может раскручиваться всё быстрее.

«Если за снижением альбедо стоит усиливающая обратная связь между потеплением и облаками, нам придётся считаться с довольно сильным будущим потеплением», — предупреждает климатический физик.

Спор о стабильности облаков

Однако эти выводы оспариваются. Команда исследователей под руководством специалиста по облакам Рафаэлы Фогель провела международное полевое исследование EUREC4A у берегов Барбадоса. Результаты противоречат гипотезе о том, что низкие кучевые облака в тёплом мире будут массово исчезать.

Если облака на самом деле стабильнее, чем предполагается, то сильной облачной обратной связи не будет, и дополнительный нагрев окажется меньше. Это принципиальное расхождение в оценках — и оно напрямую влияет на то, насколько сильно и быстро будет нагреваться планета.

Почему так сложно предсказать

Сложность в том, что ключевые физические процессы, определяющие поведение облаков, происходят на очень малых масштабах. Климатические модели не могут их точно просчитать, поэтому вынуждены приближать. Разные модели используют разные допущения — например, о соотношении льда и воды в облаках. Из-за этого прогнозы разнятся, особенно когда речь заходит об отдалённом будущем.

Есть и хорошие новости: наблюдение за облаками становится всё точнее. Спутники видят их достаточно хорошо — облака всегда ярче и холоднее поверхности, поэтому их легко обнаружить из космоса. Инфракрасные измерения позволяют определять их температуру, наземные станции дополняют картину.

«Мы на самом деле на хорошем пути к тому, чтобы когда-нибудь лучше понять облака, — говорит Андреас Макке. — Я бы сказал, ситуация серьёзная, но не безнадёжная».

Кстати, мы уже писал похожем случаеи о том, как парниковый эффект усиливает экстремальные ливни, — эта связь между потеплением и погодными аномалиями становится всё очевиднее. Теперь же выясняется, что облака могут не только усиливать уже идущие процессы, но и сами по себе становиться их катализатором. Вопрос лишь в том, насколько быстро сработает этот механизм и успеем ли мы адаптироваться к миру, в котором небо перестаёт быть нашим союзником.