Из приведенного в разделе 1.2 материала видно, что некоторые переменные по количеству газовые компоненты оказывают весьма значительное влияние на термический режим атмосферы: в отсутствие этих газов равновесная температура Земли должна быть примерно на 34 К ниже современной.[ ...]
Обращает на себя внимание также то обстоятельство, что в системе "атмосфера - подстилающая поверхность" циркулирует большее количество энергии, чем приходит от Солнца. Это происходит из-за так называемого парникового эффекта, обусловленного присутствием в воздухе молекул, поглощающих восходящее ИК-излучение. Главным поглотителем теплового излучения Солнца и земной поверхности служит вода, присутствующая в атмосфере в виде паров и облаков (мощные облака при поглощении и обратной эмиссии тепловой радиации действуют примерно как абсолютно черные тела). Колебательно-вращательные полосы в спектре паров воды обуславливают почти полное поглощение радиации с длинами волн менее 7,6 мкм, а вращательные полосы блокируют интервал спектра с длинами волн более 17 мкм. Между этими границами, а также в диапазоне 3,5-4,5 мкм, находятся «окна прозрачности» в спектре поглощения водяного пара.[ ...]
Менее 7 % излучаемой земной поверхностью радиации проходит через "окна прозрачности” спектра поглощения водяного пара в диапазоне 3,5-4,5 и 7,6-16,7 мкм. Однако эти "окна” сужаются из-за присутствия в атмосфере молекул С02, имеющих интенсивную полосу поглощения, закрывающую область 13,7-16,7 мкм.[ ...]
Впервые мысль о парниковом эффекте была высказана Ж. Б. Фурье еще в 1827 г. По его выражению, атмосфера подобна прозрачной стеклянной оболочке, дающей возможность солнечному свету проникать до земной поверхности, но задерживающей скрытую радиацию Земли. Специфическая абсорбция длинноволновой радиации молекулами воды и С02 была продемонстрирована Тиндаллом (1861-1863). Его работы стали экспериментальным фундаментом теории парникового эффекта, разработанной С. Аррениусом (1896).[ ...]
Приведенный в разделе 1.2 тепловой баланс атмосферы сложился при современных концентрациях "парниковых газов". Увеличение или уменьшение их содержания должно смещать радиационное равновесие и приводить либо к дополнительному нагреванию атмосферы и поверхности, либо к их выхолаживанию.[ ...]
Казалось бы, ня звание "парниковых" могут в принципе претендовать любые газовые компоненты, поглощающие в "окне прозрачности”. В их число входят все обнаруженные к настоящему времени в атмосфере органические соединения, перечень которых состоит из многих сотен наименований. Все они действительно вносят свой вклад в поглощение переизлучаемой подстилающей поверхностью ИК-радиации и в нагревание атмосферы, однако в категорию "парниковых" не попадают. Причина такой «дискриминации» заключается даже не в том, что концентрации большинства из этих компонентов слишком малы, а в слишком коротком времени жизни и отсутствии тенденции к накоплению в атмосфере. Если будут получены доказательства увеличения содержания таких соединений под влиянием природных факторов или в результате деятельности человека, то они также должны быть включены в рассмотрение в качестве прямых "соучастников" изменений климатической системы Земли. Но даже если пренебречь прямым влиянием этих компонентов на изменение теплового режима атмосферы, необходимо оценить их роль в качестве предшественников "истинно парниковых" газов. Мы имеем в виду важную роль органических соединений и оксидов азота в генерации тропосферного озона, а также субмикронного аэрозоля (см. гл. 4).[ ...]
В табл. 3.1 приведены результаты численного моделирования парникового эффекта при увеличении концентрации некоторых из перечисленных газов.[ ...]
Следует отметить, что климатологи считают значимым изменение средней глобальной температуры уже на 0,1 К, если оно сохраняется длительное время. Увеличение ее на 1 К по их расчетам должно приводить к существенным сдвигам в климатической системе Земли. Как видно из табл. 3.1, такого увеличения температуры можно ожидать в случае одновременного удвоения концентраций только двух газов - метана и оксида азота(1) (закиси азота).[ ...]
Удельный вклад тех или иных соединений в парниковый эффект зависит от их спектральных характеристик. Поглощение ИК-квантов молекулами атмосферных газов приводит к их колебательно-вращательному возбуждению. В случае линейных многоатомных молекул число колебательных степеней свободы равно (ЗМ - 5), а для нелинейных - (3 - 6), где N - число атомов в молекуле. Период одного колебания составляет примерно 10" с. Важны также степень насыщенности полос поглощения (зависит от концентрации газа) и положение этих полос внутри "окна прозрачности" водяного пара.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Вертикальное рас- -пределение водяного пара ^ юо и озона по наблюдениям на си 36° 03 с. ш. и 140° 08 в. д. ш |
 |