Климатические изменения ускоряют разрушение закиси азота в стратосфере

Учёные Калифорнийского университета в Ирвайне выявили, что закись азота (N₂O) — один из ключевых парниковых газов и основной антропогенный разрушитель озонового слоя — разрушается в атмосфере быстрее, чем предполагалось ранее. По мнению исследователей, это вносит дополнительную неопределённость в климатические прогнозы до конца XXI века.

Исследование основано на анализе спутниковых данных прибора Microwave Limb Sounder агентства NASA, охватывающих период с 2004 по 2024 год. Анализ показал, что среднее время жизни закиси азота в атмосфере сокращается примерно на 1,4% за десятилетие. Учёные связывают этот процесс с изменениями циркуляции и температуры в стратосфере, вызванными глобальным изменением климата.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

По словам профессора Майкл Пратер, изменение жизненного цикла закиси азота ранее практически не учитывалось в климатических оценках. Большинство исследований, отметил он, были сосредоточены на прогнозировании выбросов N₂O, тогда как само изменение климата также влияет на скорость разрушения этого газа в стратосфере.

Закись азота является третьим по значимости долгоживущим парниковым газом после углекислого газа и метана, а также главным озоноразрушающим веществом антропогенного происхождения в настоящее время. В 2024 году её концентрация в атмосфере достигла около 337 частей на миллиард и продолжает расти примерно на 3% за десятилетие.

Исследование показало, что текущее среднее время жизни N₂O составляет около 117 лет и сокращается примерно на полтора года за десятилетие. При экстраполяции этой тенденции до 2100 года изменение времени жизни газа может привести к расхождениям в прогнозируемых концентрациях, сопоставимым с различиями между сценариями выбросов, используемыми Межправительственная группа экспертов по изменению климата.

В частности, учёные отмечают, что сохранение наблюдаемого тренда может привести к снижению прогнозируемого уровня N₂O, эквивалентному переходу от сценария высоких выбросов к умеренному — без фактического изменения объёмов эмиссии.

Как пояснил соавтор исследования Калум Уилсон, накопление углекислого газа приводит к потеплению у поверхности Земли, но одновременно вызывает охлаждение стратосферы. Это влияет на химические реакции, в результате которых закись азота разрушается и образуются оксиды азота, участвующие в разрушении озона. Совокупность этих процессов ускоряет транспорт N₂O в области, где он разлагается.

Основное разрушение закиси азота — около 90% — происходит под воздействием солнечного излучения в средней и верхней стратосфере на высоте 25–40 км. Остальная часть разрушается в реакциях с возбужденными атомами кислорода. При этом часть молекул N₂O преобразуется в соединения, катализирующие разрушение озонового слоя.

Авторы подчёркивают, что выявленные изменения требуют более детального учёта в климатических моделях. По их мнению, неопределённость, связанная с изменением времени жизни закиси азота, сопоставима с неопределённостью между различными социально-экономическими сценариями развития.

Для уточнения прогнозов исследователи считают необходимым проведение дополнительных экспериментов с климато-химическими моделями, а также более детальное изучение динамики стратосферы и её взаимодействия с другими компонентами климатической системы.