Размерные характеристики пыли и их влияние на радиационные эффекты в атмосфере

Пыль оказывает значительное влияние на окружающую среду, климат, качество воздуха и солнечную энергетику в засушливых регионах, таких как Ближний Восток. Эти эффекты в значительной степени зависят от размеров частиц. Наблюдения осаждения пыли (ОП) показывают, что основную часть осадочной массы составляют крупные частицы (радиус r>10 мкм), однако они практически не учитываются в современных моделях атмосферного аэрозоля, которые в основном согласуются с наблюдаемой оптической толщиной аэрозоля (ОТА) по данным спутниковых измерений. Это приводит к недооцениванию выбросов и осаждению пыли в три раза по данным моделей и реанализа.

В данной работе впервые проводится согласование данных об аэрозолях пыли на основе модели WRF-Chem, используя данные измерения ОТА и ОП, для количественной оценки вклада мелкой и крупной пыли. Получено, что крупные пылевые частицы обеспечивают более 70% общего выброса пыли, но при этом вносят вклад менее 10% в пылевой радиационный форсинг. Среднегодовое значение радиационного форсинга пыли над Аравийским полуостровом и прилегающими морями может локально достигать −25 Вт/м², а в отдельных регионах, например, в южной части Красного моря - до −60 Вт/м². Мелкие частицы пыли (r<3 мкм) вызывают значительное уменьшение приходящего к земной поверхности солнечного излучения (на 5–10%), что приводит к охлаждению поверхности и снижению выработки энергии солнечными генераторами. В осаждении же в основном преобладают крупные частицы пыли, что уменьшает эффективность солнечных генераторов на 2–5% в день.

Полученные результаты подчеркивают необходимость явного учета крупной пыли в атмосферных моделях и системах ассимиляции данных. Улучшенное представление распределения пыли по размерам существенно для точного моделирования её баланса и оценки воздействия на региональный климат и солнечную энергетику.