Дерзкие мысли о климате

Но мы видим, что океан, укрывшись льдом, существует термически стабильно и вовсе не стремится промерзать, как диктует ему внешняя среда. При этом под покровом льда внутренний теплообмен его водной массы от зимы к лету полностью балансируется. И не стоит трудиться искать причину этого состояния, как это часто делают, в том, что в Северный Ледовитый океан из Атлантики поступают теплые воды. Наш специальный анализ показал, что даже полностью отсеченный от водообмена с Мировым океаном Северный полярный океан будет существовать также термически стабильно, как существуют без внешнего водообмена невскрывающиеся озера Антарктиды (Файко,1978). Впрочем, никому ещё не удалось зафиксировать нагревания воды выше температуры её замерзания под многолетним льдом. А в этом состоянии вода может отдавать теплоту только замерзая. Однако, если попытаться такое термически стабильное существование полярного океана увязать с сезонным ходом температуры атмосферного воздуха, то баланса не получится.

Внутренний баланс теплообмена собственно многолетнего ледяного покрова тоже существует. Это вытекает из того, что от зимы к лету, по достижении многолетним льдом равновесной толщины, на нём намерзает снизу и стаивает сверху одинаковый слой. Но и этот баланс не увяжется с термикой атмосферы опять по той же причине. Снег на льду не способен влиять на годовой ход теплообмена ледяного покрова с атмосферой. В начале зимы он может заметно сдерживать нарастание льда, но летом он настолько же задерживает его таяние, что видно и из табличных данных.

Итак, есть очевидные внутренние тепловые балансы воды и ледяного покрова и столь же очевидный разбаланс их теплообмена с атмосферой. А далее мы уже знаем, что этот разбаланс является следствием неравновесного обмена теплотой фазовых превращений и поднятия льда на воде по мере таяния, то есть действие самого обратного теплового клапана. Как же его не назвать обратным тепловым клапаном, если он «выпускает» тепла в 200 раз меньше, чем должен был бы выпускать?

Некоторая неловкость и даже какая-то сантехническая грубоватость предложенного термина проистекает от того, что он и вправду более технический, чем географический. С этим нельзя не согласиться. В то же время он наглядно представляет механизм неравновесного теплообмена ледяного покрова с внешней средой. Наконец, кто сказал, что в будущем этот термин не может быть заменен более удобоваримым для естествоиспытателей? Во всяком случае, я уже не боюсь, что мне снова «щелкнут по носу» за этот термин.

Раз найден в природе один реально существующий обратный тепловой клапан, значит, не исключена возможность существования и других подобных природных механизмов. Так что не надо бояться обратных тепловых клапанов. Это бюрократы от догматизма запретили мыслить в обход Второго начала термодинамики. Запретили даже называть вещи своими именами.

4.5. Снова о контрастах климата

Разве можно не вспомнить отброшенный когда-то мной, как сомнительный расчет, из которого выходило, что полярные области получают тепла в сотни раз меньше, чем экваториальные, если я в таблице, помещенной в предыдущем разделе, увидел почти такой же большой контраст в обеспеченности теплом Северного Ледовитого океана?

Напомним, что тот расчет исходил из оценок различий в поступлении солнечной радиации и количеств выпадающих осадков в сравниваемых областях, из чего следовало, что северная полярная область обеспечивается теплом примерно в 190 раз, а южная даже в I 000 раз хуже, чем приэкваториальные (глава 2).

Первый столбец табл. 1 дает хорошую основу для проверки правильности метода и количественной оценки этого расчета. Довольно надежен и индикатор количества тепла, поступающего на Северный Ледовитый океан, – величина стаивания льда. Вспомним цифру, которую мы еще не знали, как употребить, – сумму градусо-суток положительной температуры воздуха в приэкваториальной области, которая оказалась равной плюс 8400°. Примем, что среднее летнее стаивание льда под снегом в Северном Ледовитом океане составляет 44 см, что согласно табл. 1 эквивалентно сумме градусо-суток положительной температуры, равной плюс 40°. А теперь делим 8400: 40 = 210. Следовательно, примерно во столько раз полюс обеспечивается теплом меньше, чем экватор. Итак, 190 и 210. Схождение близкое, а расхождения вполне могут быть в подобного рода расчетах из-за неточности задания исходных данных: занижения величин стаивания льда (например, на 5 см), завышения средней температуры воздуха над океаном по экватору, завышения суммы отрицательных температур на полюсе, наконец ошибками первоначального расчета и так далее,

Важно, что мы снова и независимо от ранее показанного, выявили альтернативный метод сравнения климатических контрастов и сходящийся результат подсчета, а также ещё одно свидетельство того, что полярные области действительно обеспечиваются теплом в сотни раз хуже, чем экваториальные.