Важнейшей характеристикой климата Земли является среднегодовая температура приземного слоя атмосферы, складывающаяся как следствие энергетического баланса Земли. Температура земной поверхности при заданном, потоке солнечного излучения определяется скоростью испарения воды с поверхности Земли, концентрациями атмосферных газов, в основном парами воды и диоксида углерода, создающих парниковый эффект, и величиной альбедо-коэффициентом отражения солнечного излучения атмосферой и земной поверхностью.[ ...]
Альбедо Земли - коэффициент, показывающий отношение ксжгчсс ¡Си энергии, отраженной аТМОСфсрОИ к земной поверх костью, ко всей лучистой энергии, падающей на Землю от Солнца. Чем выше альбедо, тем меньше доля солнечной энергии, способной произвести работу на земной поверхности. Альбедо, т.е. отражающая способность, отдельных участков земной поверхности зависит от характера земного покрова. Альбедо лугов и лесов для видимого спектра колеблется от 0,02 до 0,5; в инфракрасной области альбедо растительного покрова, как правило, составляет весьма большую величину (до 0,9). Альбедо снега составляет 0,5...0,9; песка - 0,29...0,34; водных поверхностей -0,03...0,45; известняка - 0,38...0,56. Наличие атмосферы увеличивает альбедо планет. Альбедо облаков составляет 0,60...0,90. Как видно из расчеюв, проведенных в предыдущем разделе, общее количество отраженной энергии составляет почти половину солнечной радиации, доходящей до земной атмосферы (интегральная альбедо Земли -0,45...0,48).[ ...]
В’ тепловом балансе земной поверхности, следовательно, и в поддерживании ее среднегодовой температуры , существенную роль играет гидрологический цикл, являющийся одним из наиболее энергоемких процессов на земной поверхности. Вода, содержащаяся в атмосфере в виде пара в любой данный момент ( так называемый атмосферный фонд), соответствует в среднем слою воды толщиной 25 мм, равномерно распределенному по поверхности Земли. Количество осадков, выпадающих за год, составляет в среднем 650 мм. Следовательно, водяные пары, постоянно содержащиеся в атмосфере, ежегодно совершают круговорот 25 раз. По расчетам специалистов (Р.Рифлекс) количество энергии, необходимое для того, чтобы привести в движение такой гидрологический центр, составляет 8,4-1020 кДж (теплота суммарного годового испарения воды в биосфере), что соответствует примерно одной пятой общего поступления энергии с солнечным светом, падающим на Землю.[ ...]
Главную часть парникового эффекта определяют находящиеся в атмосфере и неравномерно распределенные в ней пары воды, частично сконденсированные в облаках. Около 10 % парникового эффекта обеспечиваются равномерно распределенным в атмосфере диоксидом углерода, содержание которого в 16 раз меньше, чем паров воды. Остальные газы в атмосфере (среди которых главным является метан, имеющий концентрацию, почти на два порядка меньшую концентрации диоксида углерода) определяют менее 1 % парникового эффекта.[ ...]
В настоящее время предполагается, что приземная температура Земли регулируется и стабилизируется биологически. Естественно, биота не может изменять такие характеристики природы, влияющие ка баланс энергии, поток солнечно ! радиации 31 пределами атмосферы, скорость вращения Земли, величину приливов и отливов, рельеф местности и вулканическую деятельность. Однако она может менять в определенных пределах масштабы синтеза и разложения органического вещества Такое предположение основано на наблюдаемом факте, заключающемся в том, что оптимальные температуры синтеза и разложения органического вещества в природе не совпадают. Фотосинтез - процесс, протекающий с поглощением энергии, усиливается с повышением температуры, тогда как процессы окислительного разложения органического вещества, сопровождающиеся выделением энергии, могут достаточно интенсивно протекать при более низких температурах. Действительно, данные о сезонных колебаниях С02 в атмосфере показывают, что фазы колебаний фотосинтеза и разложения органических веществ в сообществах континентов не совпадают. Максимум фотосинтеза в областях с достаточным увлажнением приходится на сезоны с максимальной температурой, тогда как максиму м разложения приходится на осень, когда среднезсмная температура ниже максимальной в сезоне.[ ...]
Такой факт позволяет предположить следующий механизм биологической регуляции приземной температуры. С ростом температуры выше оптимальной для растений усиливается фотосинтез, сопровождающийся большим поглощением солнечной энергии на транспирацию. При транспирации, протекающей без повышения температуры окружающей среды, поглощается большое количество солнечной энергии на испарение воды. Известно, что растения на создание одного килограмма сухой биомассы испаряют от 200 до 800 и более килограммов воды. При чрезвычайно высокой энтальпии испарения воды (2259 кДж/кг) фотосинтез (следовательно, и транспирация) оказывается весьма энергоемким процессом. Изменение режима транспирации растений суши может на десятки процентов изменить радиационный баланс (бюджет солнечной энергии) на суше и водный режим атмосферы, что, в свою очередь, может привести к изменению приземной температуры на десятки градусов. При этом выделение тепла при конденсации водяных паров, образовавшихся при транспирации, не может повлиять на приземную температуру, так как такая конденсация происходит в верхних слоях атмосферы практически вне пределов биосферы и выделяющееся при этом тепло излучается в космическое пространство. Уменьшение парникового эффекта в результате снижения концентрации С02 в атмосфере в процессе фотосинтеза в регуляции температуры играет, хотя и положительную, но лишь подчиненную роль. Как показывают расчеты, даже удвоение концентрации СО! в атмосфере изменяет приземную температуру кс более чем ка 3 °С.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Распределение теплового излучения Земли Как видно из рис. 12 , количество циркулирутеще! о потока энергии (96 %) превосходит количество солнечного излучения, |
 |