Індія втрачає сонячне світло через забруднення повітря

Індія стикається з несподіваною проблемою, яка загрожує не лише здоров'ю населення, але й енергетичним амбіціям країни. Нове дослідження шести індійських науковців виявило, що протягом останніх трьох десятиліть тривалість сонячного світла, коли пряме сонячне проміння досягає поверхні Землі, неухильно скорочується в більшості регіонів країни. Причиною цього явища стали хмари, аерозолі та зміни місцевої погоди.

Дані з 20 метеорологічних станцій за період з 1988 по 2018 рік демонструють стійке зменшення кількості сонячних годин по всій країні. Виняток становить лише північно-східний регіон, де спостерігається незначне сезонне полегшення. Результати дослідження опубліковані у виданні Scientific Reports, рецензованому журналі, що видається Nature Portfolio.

Науковці з Університету Банарас Хінду, Індійського інституту тропічної метеорології та Індійського метеорологічного департаменту повідомляють, що найбільш різке річне скорочення сонячних годин відбулося у північному внутрішньому регіоні, зокрема в Амрітсарі та Калькутті, а також уздовж гімалайського поясу та західного узбережжя, особливо в Мумбаї.

Усі дев'ять географічно різноманітних регіонів Індії показали загальне річне зменшення кількості сонячних годин, хоча темпи скорочення відрізнялися по країні. Щомісячний аналіз виявив значне збільшення з жовтня по травень, після чого слідували різкі падіння з червня по липень у шести з дев'яти регіонів.

Ця сезонна закономірність перетинається з глибшою, давньою проблемою: серйозною кризою забруднення повітря в Індії. Країна зараз входить до десятки найбільш забруднених країн світу, і науковці простежують витоки цієї проблеми до 1990-х років. Швидка урбанізація, промисловий розвиток та зміни у використанні земель призвели до зростання споживання викопного палива, викидів транспорту та спалювання біомаси, що відправило аерозолі в атмосферу і затьмарило сонячні промені.

Взимку високий рівень забруднення повітря від смогу, температурних інверсій та спалювання врожаю на Індо-Гангській рівнині створює аерозолі, що розсіюють світло, що зменшує кількість сонячних годин. Ці аерозолі, дрібні тверді або рідкі частинки з пилу, вихлопних газів транспорту, спалювання врожаю та інших джерел, залишаються в повітрі достатньо довго, щоб впливати на сонячне світло, клімат та здоров'я.

Протягом червня-липня мусонні хмари покривають більшу частину Індії, різко зменшуючи сонячне світло, навіть якщо рівень аерозолів нижчий, ніж взимку. Науковці зазначають, що більша кількість сонячних годин з жовтня по травень не означає чистішого повітря, натомість це відображає більше безхмарних днів. Туманне зимове сонячне світло може розсіюватися або дифундувати, знижуючи інтенсивність без повного блокування сонячного світла, яке прилади все ще реєструють як сонячні години.

«Наше дослідження виявило, що скорочення сонячних годин пов'язане з хмарами, які затримуються довше без випадання дощу, блокуючи більше сонячного світла. Ці довготривалі хмари формуються опосередковано через аерозолі, які змінюють погоду та клімат», каже Манодж Кумар Шрівастава, професор геофізики в Університеті Банарас Хінду та один з авторів дослідження.

Аерозолі зменшили кількість сонячного світла, що досягає землі в Індії, приблизно на 13 відсотків, тоді як хмари спричинили додаткове падіння поверхневої сонячної радіації на 31−44 відсотки між 1993 та 2022 роками, за словами Саччіди Нанда Тріпаті, атмосферного науковця з Індійського технологічного інституту в Канпурі.

Ці закономірності викликають занепокоєння щодо сільського господарства, повсякденного життя та амбіцій Індії у сфері сонячної енергетики, водночас підкреслюючи, де сонячні панелі можуть бути найбільш ефективними. Сонячна енергія зараз становить 47 відсотків потужності відновлюваної енергії Індії. Уряд заявляє, що країна йде до мети в 500 гігават відновлюваної енергії до 2030 року, з понад 100 гігаватами встановленої сонячної енергії станом на початок 2025 року. Але зменшення сонячного світла може кинути тінь на сонячні амбіції країни.

За словами професора Тріпаті, забруднення повітря посилює проблему. Воно зменшує вихідну потужність сонячних панелей на 12−41 відсоток залежно від типу фотоелектричної системи, технології, що перетворює сонячне світло на електрику, і коштує приблизно 245−835 мільйонів доларів втраченого виробництва електроенергії.

Дослідження також показують, що чистіше повітря могло б збільшити річне виробництво сонячної енергії в Індії на 6−28 тераватгодин електрики, достатньо для живлення мільйонів домівок протягом року. Але вплив забруднення не обмежується сонячною енергією. Воно також завдає значної шкоди сільському господарству, спричиняючи приблизно 36−50 відсотків втрат врожаю, головним чином рису та пшениці, у найбільш забруднених регіонах країни, за словами професора Тріпаті.

Індія не єдина країна, що втрачає сонячне світло. По всьому світу зростаюче забруднення повітря та зміни погодних умов затьмарили небо. Дослідження, опубліковане в Atmospheric Chemistry and Physics, показало, що Європа ймовірно зазнала зменшення сонячного світла, що досягає землі, через забруднення повітря між 1970 та 2009 роками. У Німеччині кількість сонячних годин зменшилася приблизно на 11 відсотків з 1951 по 1980 рік через викиди промислових газів та пов'язане з цим утворення хмар.

Дослідження також показали, що суворіші закони про чисте повітря в 1990-х роках призвели до відновлення кількості сонячних годин по всій Європі. Китай також зазнав значного зменшення кількості сонячних годин з 1960-х по 2000-ні роки, головним чином через збільшення викидів аерозолів від швидкої індустріалізації. Тривалість сонячного світла відрізнялася в китайських містах, деякі райони зазнали більш значного скорочення через такі фактори, як забруднення повітря.

Хороша новина полягає в тому, що науковці стверджують, що поверхня Землі поступово отримує більше сонячного світла з 1980-х років. Це тенденція, відома як глобальне прояснення, після десятиліть затемнення. Новий аналіз супутникових даних з 1984 по 2018 рік підтверджує це, показуючи, що ефект найсильніший над сушею та в Північній півкулі, головним чином через зменшення аерозолів у 1980-х та 1990-х роках та зміни в хмарних структурах.

Погана новина полягає в тому, що сильно забруднені країни, такі як Індія, втрачають цю можливість. Якщо сонце продовжуватиме ховатися за смогом, Індія ризикує працювати на парах замість повної потужності.