Ознакомительная версия.
Как вы видите, сам по себе парниковый эффект действительно оказывает существенное влияние на энергетический баланс планеты: оставленная им у поверхности планеты энергия (130 ватт на квадратный метр) почти сравнима с той частью энергии, которая доходит до нее через атмосферу от Солнца (160 ватт на квадратный метр).
Но данный факт сам по себе еще не говорит, что это вызывает потепление, как и не говорит о том, что именно углекислый газ — основной фактор парникового эффекта.
Физика парникового эффекта намного сложнее. Частота волн полученного и выпущенного излучения играет в нем важную роль. Вспомним тот факт, что Солнце излучает всю гамму лучей и много ультрафиолета, а основное излучение Земли — инфракрасное. Земля — темное небесное тело.
Так вот, разные молекулы атмосферы пропускают и отражают волны разной длины. Вода поглощает волны одной частоты — именно на эту частоту (2450 мегагерц) выставлены все, произведенные в Китае, микроволновки на всех кухнях всех домохозяек в мире. Но молекула азота поглощает волны на другой частоте, молекулы озона — на третьей, молекула углекислого газа СО2 — на четвертой, и так далее[2].
Основной диапазон волн, которые атмосфера пропускает, называется «окном». Главное «окно» земной атмосферы (излучение Земли) находится в диапазоне 9 и 11 микрометров. Именно в этом диапазоне и идет основное излучение Земли.
Как это ни парадоксально, но очевидно, что диапазон основного излучения Земли НЕ совпадает с длинной волн, которые поглощает СО2!
Поэтому, очевидно, что основное излучение Земли — инфракрасное — СО2 НЕ ПОГЛОЩАЕТ, а пропускает. Значит — влияние СО2 на радиационный форсаж (парниковый эффект) не должно быть существенным. Значит, что-то другое в атмосфере поглощает инфракрасное излучение и оставляет эту энергию у поверхности планеты, но не СО2.
То есть мы понимаем, что радиационный (и соответственно температурный) режим планеты очень сильно зависит от альбедо и от состава атмосферы (если в ней содержатся газы, молекулы которых поглощают энергию на тех же волнах, что сама планета излучает). От чего альбедо меняется? Ну во-первых, очевидны сезонные изменения в каждом полушарии. Летом растительность, зимой — снег и лед. Отмечу лишний раз, что сезонные вариации альбедо более заметны в Северном полушарии (там больше суши и резкого континентального климата). Долгосрочные и несезонные вариации альбедо происходят по следующим причинам: связанным с человеческой деятельностью — урбанизация, замещение лесов сельхозкультурами, таяние льдов, и природным — изменение облачного слоя планеты.
Например, вырубка лесов, драматическое с точки зрения экосистемы явление, на вариацию альбедо оказывает очень малое влияние. По рапортам ООН ежегодно Земля теряет до 150 000 квадратных километров лесов. То есть — за 25 лет поверхность теряет около 3,5 миллионов квадратных километров лесной поверхности. Но с точки зрения энергетического баланса планеты это значит, что 0,5 % Земной поверхности изменит свое альбедо с 10 % до 20 % или до 30 % (в зависимости от того — что будет на месте леса). Это будет соответствовать увеличению энергетического баланса примерно на 0,02 ватта на квадратный метр за четверть века. По подсчетам IPCC, все изменение отражающей поверхности земной поверхности человеком за XX век (меньше лесов, больше полей, городов и дорог) изменило энергетический баланс Земли не более, чем на 0,2 ватта на квадратный метр. Мы помним, что в среднем Земля получает 240 ватт энергии на квадратный метр поверхности, то есть человек в худшем случае изменил альбедо поверхности планеты на 0,08 % (восемь сотых процента), что чрезвычайно незначительно.
Напротив, облака являются очень существенным фактором, влияющим на альбедо и, соответственно, на энергетический баланс планеты. Облачный покров отвечает за две трети (!) отраженной в космос солнечной энергии. Именно из-за облаков альбедо Земли достигает 30 %. Однако привычные нам облака — не такой простой феномен. Во-первых, они состоят из мельчайших частиц воды и льда разного размера, в разных пропорциях и на разной высоте. Все это приводит к вариации альбедо. Именно непредсказуемость образования облаков и отсутствие исторических данных по величине и толщине облачного покрова планеты являются основной проблемой климатического моделирования.
Что влияет на величину и на толщину облачного покрова? Пока выявлено 3 основных элемента, влияющие на конденсацию воды в атмосфере: само количество паров воды в атмосфере (ее влажность) и конденсирующие факторы внешнего (космическое излучение) и наземного характера (аэрозоли — естественные и искусственные).
Становится понятно, что:
• во-первых, изменение отражающей поверхности планеты (больше или меньше снега, воды, пустыни, растительности) сильно влияет на ее энергетический баланс. На самом деле, снижение альбедо всего на 1 % изменяет энергетический баланс Земли на 4 ватта на квадратный метр. Это то же изменение, которое получится, если концентрация парниковых газов в земной атмосфере увеличится в два раза;
• во-вторых, наиболее важным фактором земного альбедо являются… облака. Наука констатирует, что облачность в земной атмосфере меняется, но отслеживать это стало возможно только после открытия космической эры, и законы образования облаков разного типа в атмосфере пока не понятны ученым.
Сейчас, в начале XXI века, среднее «покрытие» облаками земной поверхности составляет примерно 50 %. Сколько было 100 или 50 лет назад — мы не знаем.
То есть мы понимаем, что заявления о существенном влиянии концентрации углекислого газа в атмосфере на радиационный баланс нашей планеты есть очень сильное и далекое от научного подхода упрощение.
Углекислый газ, содержащийся в атмосфере в промилях (тысячных долях — сегодня это 0,038 %) и поглощающий излучение на частотах, отличных от основных частот инфракрасного излучения Земли, вряд ли является основным фактором изменения температуры. По крайней мере — далеко не единственным.
Кроме углекислого газа, известного теперь всем из-за паранойи вокруг него, есть много других «атмосферных» факторов, вызывающих парниковый эффект, например — содержание воды в атмосфере, облака (и их форма).
Вода в атмосфере и форма облаков, ею образованных, — наиболее существенный фактор парникового эффекта, об этом почему-то никто не говорит…
Наверное, потому что с облаками все гораздо сложнее, чем с СО2: не измерить их, не поймать и, самое главное, продать трудновато. Да и призывать к борьбе за снижение или увеличение количества облаков определенного типа — прямой путь не в парламент, и не в президенты, а в совсем другое, менее престижное, заведение.
Есть также другие «парниковые газы» (про метан я уже упоминал), есть вулканическая пыль, в атмосфере есть много чего, что отражает солнечную радиацию. Просто наука не располагает долгосрочными статистическими данными о них, поэтому основной параметр, используемый в климатических моделях глобального потепления — СО2. Потому столько и разговоров о нем.
А ведь кроме состава атмосферы и создаваемого им парникового эффекта есть и другие, неатмосферные факторы, влияющие на температурный режим Земли и определяющие ее температурные циклы.
Теперь самое время рассмотреть весь механизм формирования климата планеты и заодно ответить на второй политически некорректный вопрос: а имеет ли место быть то самое глобальное потепление, которым нас всех пугают?
«А ПРО ОКЕАН ЗАБЫЛИ»
Атмосфера — наиболее краткосрочный регулятор температуры на континентах, где мы живем. Воздух — быстрореагирующая среда. Например, извержение вулканов, может вызвать (и в земной истории вызывало) быстрое изменение климата. То же самое может произойти (и на Земле происходило) от столкновения ее с крупным астероидом.
Такие катаклизмы действительно могут вызвать резкое изменение климата, но через несколько лет выброшенная в атмосферу пыль осядет и система найдет новый баланс.
Но кроме атмосферных факторов изменения климата нужно учитывать «неатмосферные». Например, мировой океан, покрывающий большую часть поверхности планеты.
Океан является среднесрочным регулятором температуры. Вода — иная стихия, у нее свои циклы: холодная вода, уходящая в пучину на юге Гренландии осуществит свое «кругосветное путешествие» и «всплывет» только через полторы тысячи лет. Поэтому, на изменения температуры поверхности воды Мировому океану нужно гораздо больше времени, чем атмосфере.
Мировой океан «связан» с атмосферой, и их термическое, химическое и даже механическое взаимодействие, значительным образом влияют на температурный режим суши.
Хорошим примером такого взаимодействия является Гольфстрим.
Ознакомительная версия.
