Исследования парникового эффекта малых газовых составляющих стимулировались двумя первоначальными проблемами, связанными с изучением влияния изменений содержания СО2 и О3 на климат. Важно подчеркнуть, что проблема озона существенно отличается от проблемы воздействия углекислого газа на климат прежде всего по той причине, что она затрагивает ие только радиационные процессы, но и в значительной степени взаимосвязи химии атмосферы и климата.[ ...]
Содержание парниковых газов в атмосфере очень сильно изменяется в пространстве и времени, а их источники и стоки весьма разнообразны и недостаточно хорошо изучены. Поэтому все разрабатываемые сценарии временной динамики глобального содержания парниковых газов являются прогностическими и могут осуществляться с той или иной вероятностью. Однако даже при абсолютно правильном задании изменений концентрации парниковых газов результирующее изменение температуры системы трудно определить однозначно из-за неопределенности ряда климатических обратных связей, например, даже знак обратной связи облака и радиации не определен. Эти обратные связи по-разному описываются в различных моделях общей циркуляции, что приводит к различным оценкам изменения глобальной температуры подстилающей поверхности.[ ...]
Статистические характеристики вертикальных профилей концентрации парниковых газов для различных сезонов н регионов, полученные на основе обработки больших массивов данных натурных измерений, приведены в [6]. Учитывая ограниченный объем книги и научные интересы авторов, кратко обсудим основные источники п стоки, а также прогнозируемые изменения содержания парниковых газов. Заинтересованному читателю, желающему глубже разобраться в этих вопросах, рекомендуем монографии и обзоры [1, 2, 4, 6, 8, 10, 25, 34, 39], где содержится обширнейшая библиография оригинальных работ.[ ...]
Большинство из рассматриваемых газов хорошо перемешано в тропосфере и стратосфере. Следовательно, их глобальная концентрация может быть определена с помощью натурных измерений в небольшом числе выбранных пунктов (станций или обсерваторий).[ ...]
Основным источником водяного пара в тропосфере является испарение влаги с поверхности суши п океана, тогда как основным стоком являются осадки, образующиеся в результате фазовых переходов. Водяной пар является одним из наиболее изменчивых компонентов атмосферы и его содержание испытывает очень сильные флуктуации в пространстве п времени. Удельная влажность самым существенным образом зависит от времени суток, сезона, синоптических процессов и положения интересующей нас области на поверхности земного шара и изменяется от 15000 млн-1 около поверхности в тропиках до 3 млн-1 в нижней стратосфере. Это означает, что удельная влажность в земной атмосфере изменяется более чем на 3 порядка.[ ...]
Данные наблюдений сезонных вариаций [29] и численного моделирования [33] показывают, что в первом приближении относительная влажность воздуха в тропосфере является постоянной. Из этого предположения и уравнения Клайперона-Клаузнуса следует, что 6%-е увеличение водяного пара приводит к возрастанию температуры на 1 К. Увеличение содержания водяного пара усиливает суммарное длинноволновое нагревание тропосферы и подстилающей поверхности и приводит к дальнейшему потеплению, что является положительной обратной связью между водяным паром и температурой атмосферы.[ ...]
Минимальная концентрация водяного пара (около 3 млн”1) в нижней стратосфере обусловлена, по-впднмому, низкой температурой тропопаузы в тропиках, ограничивающей концентрацию водяного пара в тропосферном воздухе, перемешиваемом со стратосферным. В этом случае концентрация стратосферного водяного пара могла бы увеличиться с возрастанием температуры тропосферы [34]. Метан, содержащийся в тропосфере, является одним из источников водяного пара в стратосфере, поскольку при окислении каждой молекулы метана образуется две молекулы водяного пара. В настоящее время концентрация метана (около 1,7 млн”1) может быть достаточной для того, чтобы, увеличить содержание водяного пара в стратосфере до -6 млн-1 [23]. Если это так, то увеличение концентрации метана может привести к увеличению стратосферного водяного пара, что может существенно изменить радиационный и динамический режим атмосферы.[ ...]
Из (3.1) следует, что в 2030 г. концентрация С02 в атмосфере должна достичь 450 ppm, что неплохо согласуется с расчетами, основанными на детальном рассмотрении источников и стоков С02 [10]. В табл. 3.1, взятой из работы [39], коротко описаны доминирующие источники и стоки, время жизни, глобальная средняя (в 1980 г.) п прогнозируемая (на 2030 г.) концентрация атмосферного С02 и наиболее важных малых газовых составляющих атмосферы.[ ...]
Метан. В 1940-х годах анализ инфракрасных спектров солнечного излучения показал, что некоторые сильные полосы поглощения могут быть вызваны атмосферным метаном [11, 32]. В 1960-х годах были созданы достаточно чувствительные методы анализа и начались систематические исследования содержания метана в атмосфере [18]. На рис. 3.3 представлена временная зависимость содержания метана в незагрязненной атмосфере средних широт северного полушария [10]. Наличие временного тренда подтверждается многочисленными данными измерений на различных станциях [20, 21, 40], а также измерениями меридионального распределения СН4 в обоих полушариях [14, 15]. С 1976 по 1986 гг., как видно из рис. 3.3, содержание метана в атмосфере возрастало в среднем на 1,1% в год.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Среднегодовые и среднемесячные значения концентрации атмосферного СО2 по данным измерений в обсерватории Мауна-Лоа, о. Гавайи |
 |
| Содержание атмосферного углекислого газа по данным анализа состава воздушных включений в ледниках, образовавшихся в течение последних 200 лет |
 |