Как изменение климата влияет на уровень озона: неожиданные результаты исследования

Относительная разница среднесуточного уровня приземного озона за период 2018–2020 годов. Источник: npj Clean Air (2025). DOI: 10.1038/s44407-025-00019-4

Периоды экстремальной жары часто приводят к увеличению концентрации приземного озона, что опасно для людей, окружающей среды и сельского хозяйства. Однако новое исследование, проведённое под руководством Центра исследований Юлиха (Forschungszentrum Jülich), принесло неожиданные результаты: при сильном глобальном потеплении загрязнение озоном может снизиться в некоторых регионах мира.

Исследование опубликовано в журнале npj Clean Air.

Учёные использовали инновационный «сценарный подход» — моделирование правдоподобных климатических сценариев, показывающих различные варианты развития глобального потепления, включая усиление или учащение экстремальных погодных явлений, таких как волны жары или сильные осадки.

«Нас интересовало, какое влияние окажет глобальное потепление на загрязнение озоном», — объясняет ведущий автор исследования Тамара Эммерихс. «Мы применили уровни потепления +2 °C и +2,75 °C по сравнению с доиндустриальными температурами, основываясь на погодных условиях исключительно жарких летних периодов 2018–2020 годов».

В ходе моделирования выбросы загрязняющих веществ оставались постоянными, что позволило исследователям проанализировать влияние исключительно температуры и влажности.

Неожиданный разворот тенденции при сильном потеплении

Результаты показали, что при потеплении на +2 °C уровень приземного озона во многих регионах сначала возрастает. Это связано с усилением химического образования озона, отчасти вызванного ростом выбросов его предшественников растениями.

Однако при более сильном потеплении (+2,75 °C) наблюдается обратный эффект: фоновая концентрация озона в Северном полушарии значительно снижается. Причина — более влажная атмосфера, в которой озон эффективнее разрушается в верхних слоях.

«Этот эффект становится доминирующим при более высоких температурах, — поясняет Эммерихс. — В результате наблюдается чистое снижение загрязнения озоном у поверхности».

Роль растений в формировании уровня озона

Растения играют двойную роль: они поглощают озон через листья, очищая воздух, но при этом испаряют воду, охлаждая окружающую среду. Однако при стрессе (засуха или высокий уровень озона) устьица растений закрываются, что снижает как охлаждение, так и поглощение озона.

«Наше исследование показывает, что реакция растений на стресс — это центральный, ранее недооценённый фактор в будущем развитии загрязнения озоном», — говорит атмосферный исследователь Доменико Тараборрелли.

Последствия для здоровья и экосистем

Моделирование учёных предсказывает, что при потеплении на 2 °C можно ожидать увеличения смертности, связанной с озоном. Однако при потеплении на 2,75 °C количество таких смертей снова снижается — особенно в Европе и Индии.

Кроме того, в некоторых регионах (например, в бореальных лесах Северного полушария) увеличивается поглощение озона растениями.

«Использованный нами "сценарный подход" показывает, насколько сложны взаимодействия между климатом, погодой, химией и экологией, — отмечает Тараборрелли. — Каждый аспект изменения климата является результатом множества взаимосвязей, которые трудно изучать изолированно».

Значение для адаптационных стратегий

Исследование предоставляет важные данные для разработки региональных стратегий адаптации в сфере здравоохранения и экологии.

«Оно показывает, что сильное потепление может иметь не только негативные, но и иногда положительные последствия для качества воздуха, — говорит Тараборрелли. — По крайней мере, в отдельных случаях, как здесь с загрязнением озоном».

Подробнее: Tamara Emmerichs et al, Widespread reduction of ozone extremes in storylines of future climate, npj Clean Air (2025). DOI: 10.1038/s44407-025-00019-4

Источник: Jülich Research Centre