Речь идёт о чёрном углероде — продукте неполного сгорания ископаемого топлива. Он образуется при работе двигателей внутреннего сгорания, в промышленных процессах и при других видах горения. Его вклад в глобальное потепление уже хорошо известен. Однако новая работа показывает: сажа воздействует не только на климат напрямую, но и на «световую архитектуру» под снежным покровом.
Даже зимой часть солнечного излучения проникает сквозь снег к почве, семенам и зимующей растительности. При этом снег ведёт себя избирательно: одни длины волн он пропускает, другие — поглощает или отражает. Это критически важно для биологических процессов — от прорастания семян до синтеза хлорофилла и формирования устойчивости к холоду.
Если в снегу присутствует чёрный углерод, его оптические свойства меняются. По словам профессора информатики Vladimir Baranoski, даже концентрации на уровне нескольких частей на миллиард способны заметно изменить спектр света, проходящего сквозь снежный покров. А значит — вмешаться в тонко настроенные природные циклы.
Учёные использовали компьютерное моделирование, чтобы проследить, как различные уровни сажи влияют на отражение и пропускание света снегом. Выявленные изменения в определённых диапазонах волн совпадают с наблюдаемым в северных и высокогорных регионах «озеленением» — когда растительность начинает развиваться раньше обычного или расширяет ареал.
В районах с длительным снежным сезоном это может означать смещение сроков вегетации и перераспределение конкурентных преимуществ между видами. Уже сейчас в некоторых северных зонах фиксируется расширение лесов, тогда как низкорослые растения оказываются в менее выгодных условиях.
Для арктических и альпийских экосистем, где вегетационный период и структура снежного покрова исторически предсказуемы, такие сдвиги могут запустить цепные изменения — от трансформации биоразнообразия до изменения углеродного баланса ландшафтов.
В основе исследования — детализированная модель взаимодействия света со снегом, разработанная командой University of Waterloo на основе полевых данных, собранных по всему миру. Модель позволяет прогнозировать, как изменения плотности снега и концентрации загрязнителей будут влиять на отражательную способность поверхности — один из ключевых параметров климатической системы.
Следующий шаг — изучение воздействия коричневого углерода, который образуется при сжигании органики, в том числе во время лесных пожаров. С учётом учащающихся экстремальных пожаров это направление может оказаться не менее значимым.
