Третий ингредиент на «кухне погоды»

Третий ингредиент на «кухне погоды»

Арктику неслучайно называют «кухней погоды» — этот регион действительно играет важную роль в процессах формирования и изменения климата Земли. В Арктике образовываются пресные воды (в виде льда и арктической поверхностной водной массы), которые затем поступают в Северную Атлантику. Эти воды влияют на циркуляцию водных масс не только в Атлантике, но и на всей планете. Более того, ледяной покров Арктики способствует охлаждению всего земного климата, а Северный Ледовитый океан играет роль важнейшего естественного теплообменника, поглощая солнечную энергию летом и высвобождая ее зимой.

Однако в настоящее время климат Арктики подвергается существенным изменениям, таким как повышение температуры, уменьшение площади и толщины льда, таяние Гренландского ледяного щита. В 2007–2008 годах наблюдения со спутников показали, что его площадь достигла минимума за 30 лет наблюдений, очередной минимум был зарегистрирован в 2012 году.

Некоторые ученые полагают, что при повышении температуры в Арктике всего на 3 градуса щит может растаять полностью, это приведет к повышению уровня мирового океана примерно на 7 метров.

Ожидается, что уже до 2100 года Северный Ледовитый океан начнет освобождаться ото льда в летний период. Однако оценки, когда именно это произойдет впервые, сильно разнятся: ученые называют и 2060–2080 годы, и 2030 год, и даже 2016-й. Специалисты предупреждают и еще об одной опасности: в результате таяния вечной мерзлоты будут высвобождаться большие объемы метана.

Очевидно, что проблема потепления в Арктике — серьезный вопрос. Ученые Феликс Питан и Торстейн Мауритсен из Института метеорологии общества Макса Планка исследовали причины, оказывающие влияние на климат в Арктике, и выявили те, из-за которых Арктика более чувствительна к изменению климата, чем остальные регионы планеты. С полными результатами работы климатологов можно ознакомиться в журнале Nature Geoscience, соответствующая статья опубликована в ночь на понедельник.

При помощи экспериментального протокола для моделирования климатических процессов Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 ученые изучили влияние нескольких природных процессов на климат Арктики.

Третье место по степени влияния на климат Арктики занял процесс, связанный с законом Планка. Суть его заключается в том, что в тропиках и в Арктике радиационное излучение, исходящее от поверхности Земли, неодинаково.

То есть чем холоднее температура излучающей поверхности, тем большее повышение температуры необходимо для того, чтобы сбалансировать процесс.

Ученые приводят следующие цифры: при исходной температуре +30˚С излучение может быть уравновешено повышением температуры на 0,16˚С, тогда как при -30˚С необходимое потепление составит 0,31˚С. Таким образом, можно убедиться, что арктический климат будет более чувствителен к описанному процессу.

Альбедо поверхности Земли — второй по значимости фактор, влияющий на потепление в Арктике. Альбедо — это величина, характеризующая отражающую способность поверхности тела. Когда в Арктике тает лед, он освобождает более темную поверхность — воды или почвы, — которая способна поглощать большее количество тепла, чем белый снег или лед. Из-за этого поверхность нагревается сильнее, происходит дальнейшее таяние льда и снега.

Этот непрерывно набирающий силу процесс ранее считался главной причиной того, что Арктика более чутко реагирует на общее потепление климата.

Однако работа Феликса Питана и Торстейна Мауритсена доказала, что градиент изменения температуры с высотой все же занимает первое место в этом рейтинге самых влиятельных климатических процессов. В чем же заключается его суть?

В тропосфере температура воздуха с высотой понижается в среднем на 0,65˚С каждые 100 метров — это и называется градиентом изменения температуры с высотой. Однако иногда возможна и инверсия температур — такое происходит, например, тогда, когда более теплая и легкая воздушная масса проходит над более плотным холодным слоем воздуха (чаще это явление можно наблюдать в тропиках). Более того, в тропическом климате влажный теплый воздух, поднимаясь от земли, охлаждается и высвобождает скрытую в нем тепловую энергию. Это приводит к тому, что изменение температуры с высотой в тропиках незначительно.

В Арктике же воздух, поднимающийся от поверхности земли, имеет более низкую температуру и меньшую влажность. Из-за этого он не смешивается с более легким воздухом в верхних слоях атмосферы, оставляя тепло сконцентрированным у поверхности (в отличие от тропиков, где оно распределяется равномерно).

Получается, что в условиях Арктики влияние эффекта изменения температуры с высотой выше.

Климатологи отмечают, что потепление в Арктике — масштабный и сложный процесс и поэтому, несмотря на полученные данные, необходимо продолжать моделирование климатических изменений нашей планеты.