Выше рассмотрена модель глобального климата Земли, содержащая 14 переменных: температуру приземного слоя атмосферы, концентрацию диоксида углерода в атмосфере, влаго-запас и речной сток в Мировой океан с шести континентов. Модель состоит соответственно из 14 нелинейных уравнений. Было использовано предположение о постоянстве количества воды на Земле, что позволило исключить из рассмотрения водный баланс океана.[ ...]
Рассмотрим тепловой баланс планеты.[ ...]
Известно, что Земля на протяжении последних тысячелетий получает постоянное количество солнечной энергии, однако ее значительная часть отражается в космическое пространство. Отраженная часть солнечной энергии - сильно изменяющаяся величина, так как она определяется состоянием поверхности Земли. От того сколько льда и снега на поверхности суши, а в небе облаков, какова площадь океана, как увлажнена суша и что на ней растет, зависит величина энергии, уходящей в космос. Решение проблемы климата, на наш взгляд, заключается в установлении механизма отражательной способности поверхности Земли, которая характеризуется величиной альбедо.[ ...]
Из всех природных веществ вода имеет наибольшую теплоемкость и наибольшую способность к поглощению солнечной энергии. Например, теплоемкость пустынь равна 0,8-1, а океана - 4,18 Дж/(г • К); альбедо пустынь - 0,28, а океана - 0,06. Наибольшим альбедо обладают ледники планеты, наименьшим -океаны; альбедо облаков колеблется в широких пределах - от 0,29 до 0,86.[ ...]
Альбедо суши - важнейший параметр климатической системы Земли, характеризующий количество солнечной энергии, поглощенной земной поверхностью. Эта величина существенно зависит от типа почвы, ее цвета, структуры, влажности и вида растительного покрова. Например, альбедо дерново-слабоподзолистой суперпесчаной почвы с сухой поверхностью составляет 0,18-0,24, влажной 0,16-0,18, мокрой 0,11—0,16 и сильно пропитанной водой 0,08-0,11 [Мухенберг, 1967]. О влиянии растительного покрова свидетельствуют следующие данные: альбедо тундры, степи (0,18) больше, альбедо хвойных лесов (0,14); альбедо хлопковых полей (0,2-0,25) больше альбедо полей ржи и пшеницы (0,1-0,2).[ ...]
Подчеркнем, что при малых значениях влажности альбедо суши меняется наиболее резко, и небольшие колебания увлажненности материков должны приводить к существенным колебаниям альбедо, а следовательно, температуры. Повышение же глобальной температуры воздуха ведет к росту его влагосодер-жания (теплая атмосфера содержит больше водяного пара) и к увеличению испарения вод Мирового океана, что, в свою очередь, способствует выпадению осадков на сушу. Дальнейшее повышение температуры и увлажненности материков обеспечивает усиленное развитие природных растительных покровов (например, продуктивность влажных тропических лесов Таиланда составляет 320 ц сухой массы на 1 га, а пустынных степей Монголии - 24 ц). Это способствует еще большему уменьшению альбедо суши, количество поглощенной солнечной энергии увеличивается, как следствие происходит дальнейший рост температуры и увлажненности.[ ...]
Подчеркнем, что для описания углеродного цикла было использовано простейшее линейное уравнение, имеющее физический смысл (скорость накопления диоксида углерода в атмосфере определялась как разность источников углерода, например, разложение углеродсодержащих пород, пожары, гниение, химическое выветривание и т.п., и его стоков, например, процессов фотосинтеза на суше и в океане, диффузионного растворения парникового газа в морской воде и т.п.).[ ...]
Физический механизм неустойчивости заключается в том, что скорость накопления влагозапасов суши за счет осадков превосходит скорость их уменьшения за счет речного стока, а повышение увлажненности суши, как показано выше, вызывает снижение альбедо Земли и далее реализуется положительная обратная связь, что ведет к неустойчивости климата. По существу это означает, что Земля постоянно переохлаждается (ледниковые эпохи, похолодание климата) или перегревается (потепление и увлажнение климата, усиленное развитие растительного покрова - режим "влажной и зеленой" Земли)..[ ...]
Неустойчивость климата Земли возникает, когда планетарное альбедо и испарение уменьшаются с ростом влажности, а осадки увеличиваются с ростом температуры. Другие тепловые связи могут только снизить критический порог неустойчивости, но не отменить ее. Стабилизировать неустойчивость могут обратные связи, например, с ростом испарения и речного стока влагозапас в почве снижается и дальше уменьшения альбедо не происходит.[ ...]
В связи с этим возникает очень интересный вопрос: как будет работать известная гипотеза О.Г. Сорохтина, если ее дополнить водными обратными связями [Прогнозы о "тепловой угрозе" не оправданы?, 1999]. В самом деле, с ростом испарения увеличивается количество облаков и, следовательно, планетарное альбедо, что способствует понижению температуры, но в то же время из этих облаков больше выпадает осадков, а значит увеличивается влажность почвы, уменьшается альбедо и повышается температура.[ ...]
Вернуться к оглавлению