Антология климатологии

Материалы / Антология климатологии

Страница 2

Не согласуется с привычной картиной парникового эффекта и значительный вынос тепла из приземного слоя нагретыми частицами аэрозолей (особенно соединений серы). Требуют уточнения оценки поглощения инфракрасного излучения водяным паром, содержание которого в атмосфере также меняется в связи с хозяйственной деятельностью.По мнению С.П. Горшкова, решение «тормозить» потепление «беспрецедентно, амбициозно и спорно», так как не установлен антропогенный вклад в изменение климата (энергия, участвующая в природном формировании климата, в 5000 раз больше энергии, вырабатываемой человечеством).

Но не исключено, что уже в недалеком будущем человек сможет влиять на климат. Тем осмотрительнее международному сообществу следует подходить к принятию масштабных решений. Вот лишь один пример, демонстрирующий, как попытка ослабить парниковый эффект может привести к противоположным результатам. В начале 1990-х годов американский биолог Дж. Мартин выдвинул идею мощного воздействия на климат за счет поглощения СО2 в океане фитопланктоном. Для этого он предложил «удобрять» поверхность океана соединениями железа, стимулирующими рост планктона. Проведенный в 1995 г. эксперимент на площади 65 км2 привел к «взрывному» размножению планктона — истратив 0,5 т сульфата железа, ученые получили 500 т планктона. При этом поток CO2 в атмосферу с этого участка (эксперимент проводился в экваториальной зоне) снизился на 60%.Казалось бы, человечество получает возможность заметно снизить поступление CO2 в атмосферу, ослабив тем самым парниковый эффект. Но рост планктона приведет не только к усилению поглощения CO2 в океане, но и к снижению прозрачности воды в поверхностном слое, его дополнительному нагреву и усилению испарения. В результате в атмосфере возрастет количество водяного пара, поглощающего инфракрасное излучение гораздо сильнее CO2, что лишь усилит парниковый эффект. Впрочем, и это усиление не станет окончательным результатом — избыток водяного пара вызовет усиление облачности, что повысит отражение и рассеяние солнечного излучения в атмосфере и повлечет за собой снижение приземной температуры. Так что в итоге эффект будет почти нулевой. Между тем нагрев поверхностного слоя океана и рост испарения неизбежно скажутся на режиме круговорота воды на Земле, что приведет к радикальному изменению климата с последствиями, противоположными задуманным.Кроме того, даже если бы удалось снизить концентрацию СО2, «удобряя» океан, через один вегетационный сезон весь поглощенный СО2 вновь выделился бы при разложении отмершего фитопланктона. Иными словами, содержание CO2 в атмосфере не изменится, а все живое в океане серьезно пострадает, так как вода станет беднее кислородом, он будет потрачен на разложение планктона.

Хотелось бы надеяться, что эта поучительная история с «фитопланктонной революцией» послужит предостережением для лиц, ответственных за принятие решений, и заставит их еще и еще раз «отмерить» прежде, чем «резать» по живому.В последнее время активно разрабатывается так называемая адиабатическая модель парникового эффекта, изложенная в статье А.П. Кузнецова и О.Г. Сорохтина. Согласно этой модели, тепло из приземного слоя атмосферы интенсивно выносится из-за конвекции воздушных масс, которая добавляется к учитываемым в обычной модели механизмам охлаждения: излучению, а также испарению и конденсации влаги. Нагретый воздух, поднимаясь в тропосферу, резко там охлаждается — за счет теплового излучения и конденсации водяного пара (выделяющееся при конденсации тепло рассеивается). Конденсат образует облака у верхней границы тропосферы, а охлажденные и обезвоженные воздушные массы опускаются к поверхности, отбирая у нее тепло и влагу и вновь устремляясь ввысь. Таким образом, с учетом конвекции парниковый эффект должен вести не к нагреву, а к охлаждению и иссушению поверхности. Но на самом деле нет и этого, ибо при снижении температуры ослабляется испарение, уменьшаются облачность и отражающая способность земной поверхности, которая за счет этого получает больше солнечной энергии. В результате приземная температура повышается до равновесного уровня. В этой модели парникового эффекта в обычном смысле нет — энергия излучения, поступающего на земную поверхность, и ее температура меняются согласованно (одно изменение компенсируется другим).Определяющим при таком подходе оказывается гидрологический режим на поверхности планеты. В сборнике этому посвящена статья руководителя семинара профессора Р.К. Клиге. Ныне более 20% суши преобразовано человеком (выпас скота, сведение лесов, распашка земель, урбанизация), что сказывается на испарении влаги и ее конденсации. Рост потребления воды (прежде всего на искусственное орошение), превысившего 4 тыс. км3 в год, резко ускоряет оборот влаги, отчасти компенсируемое накоплением речных вод в искусственных водоемах. Человек заметно влияет и на обмен подземных вод, выкачивая из недр ежегодно 20 тыс. км3 воды, что ведет к снижению уровня подземных вод. Выбросы аэрозолей и смог в городах и промышленных зонах способствуют появлению дополнительных центров конденсации и выпадению дополнительных осадков. Быстро развивается опреснение морских вод и их потребление (сегодня это более 10 км3 в год), ускоряющее влагооборот между океаном и сушей. Правда, не менее быстрое загрязнение океана (особенно нефтепродуктами) сокращает испарение на 10–50% и замедляет этот водообмен. В целом же благодаря хозяйственной деятельности человека испарение усиливается и дает дополнительно около 1 тыс. км3 осадков в год.Не меньшую роль играет связь между отражательной способностью суши и температурой, которую в сборнике анализируют В.И. Найденов и В.И. Швейкина. Рост температуры усиливает испарение в океане (оно примерно втрое превышает испарение на суше), что увеличивает количество осадков над сушей и площадь, занятую растительностью. Растительность хуже отражает излучение, чем песок и камень, и способствует дальнейшему росту температуры. Но влага не может накапливаться в почве бесконечно. Рано или поздно возрастает речной сток, и процесс развивается в обратном направлении. Когда поверхность суши становится суше, она лучше отражает солнечное излучение, температура поверхности снижается и уменьшается количество осадков. Уменьшившееся количество осадков лучше задерживается на суше, она начинает увлажняться, и процесс повторяется. Согласно этим представлениям, периоды теплого и влажного климата неизбежно сменяются периодами с более холодным и засушливым климатом.