Рост концентрации CO2 до 1200 ppm спровоцирует катастрофические изменения
27 февраля 2019
Дальнейший рост температур на Земле заметно уменьшит скорость формирования слоисто-кучевых облаков над мировым океаном, что резко ускорит его прогрев и дополнительно усилит глобальное потепление. Об этом пишут ученые в журнале Nature Geoscience. "Если концентрация СО2 в атмосфере достигнет отметки в 1200 частей на миллион, эти облака исчезнут, в результате чего температура поверхности океана подскочит на 8 градусов Кельвина. Я думаю и надеюсь, что текущий технологический прогресс замедлит выбросы и мы не достигнем этой точки", — заявил Тапио Шнайдер (Tapio Schneider) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США).
Ученые пока спорят, как и почему пары воды в атмосфере превращаются в капли, формирующие различные типы облаков, но полагают, что данный процесс не может начаться самопроизвольно. Для этого необходимы "зародыши" конденсации - частицы, на которые "налипают" первые молекулы воды, которые затем притягивают к себе остальные и формируют каплю.
В роли подобных зародышей могут выступать микрочастицы пыли, микробы, или частички сажи и копоти из выбросов вулканов и выхлопов машин. За последние несколько десятилетий физики нашли свидетельства в пользу этого, но им не удавалось объяснить, как облака появляются там, где нет пыли, автомобилей или вулканов - над океанами и лесами. В 2009 году некоторые физики даже начали подозревать, что в рождении облаков над ними замешаны космические лучи.
Скорость их формирования, как сейчас считают климатологи, напрямую зависит от того, какие климатические условия сейчас господствуют в конкретных регионах Земли и на всей планете в целом. К примеру, изменения в скорости испарения воды с поверхности океана могут или ускорить формирование "зародышей" конденсации, или замедлить этот процесс, а также повлиять на формирование и распад облаков другими путями.
Шнайдер и его коллеги подготовили первый подобный прогноз для будущего климата планеты, создав компьютерную модель, имитировавшую формирование облаков над произвольным участком океана в тропических широтах. Ученых интересовало то, какую роль слоистые облака играют в обмене теплом между поверхностью Земли, атмосферой и открытым космосом. Дело в том, что капли воды внутри них очень хорошо поглощают длинноволновые формы тепла, исходящего от Солнца и с поверхности Земли, и активно излучают их в верхние слои атмосферы, где влаги почти нет.
В результате этого облака активно охлаждают атмосферу Земли и не дают части солнечной энергии достичь ее поверхности. Шнайдер и его команда проверили, как рост доли СО2 в атмосфере и связанные с этим процессы в приповерхностных слоях воды повлияют на это свойство облаков.
Их расчеты показали, что при достижении определенного количества парниковых газов в атмосфере, примерно равного 1200-1300 частей на миллион, слоисто-кучевые облака, самый распространенный тип облачного покрова над водами океанов, станут резко нестабильными. Это произойдет из-за того, углекислота начнет мешать быстрому переносу тепла из верхних слоев облаков в космос. При этом она почти не будет влиять на ее "побег" из их нижних, более теплых регионов. В результате этого разница температур между ними упадет, и скорость "перемешивания" облаков, положительно влияющая на их стабильность, сильно снизится.
Вдобавок, ускоренное испарение воды у поверхности усилит турбулентность потоков воздуха, поднимающихся в верхние слои тропосферы. Это, вкупе с первым фактором, приведет к быстрому разрушению облаков и резкому росту температур в результате их исчезновения. Что интересно, если уровень парниковых газов достигнет этой точки и потом начнет уменьшаться, облачный покров вернется в норму только в том случае, если он упадет до доиндустриальных значений, около 300 частей на миллион.
Нечто похожее, как предполагают климатологи, произошло во времена эоцена – одной из первых эпох современной геологической эры, когда вся планета была свободна ото льда, а в Арктике и Антарктике жили крокодилы и прочие хладнокровные рептилии. До этого ученые не могли объяснить столь высокие температуры, учитывая, что уровень СО2 в атмосфере тогда был примерно в два раза ниже того, что предсказывали модели. Теперь у них есть и ключ к этой загадке, и предсказание того, что может произойти с Землей в уже ближайшие столетия.
