Дерзкие мысли о климате

Так неведомыми путями самостийно сформировалось подхваченное учеными, но не проверенное ими на предмет достоверности, представление, ставшее очень злободневным в наше время. Поскольку же у него нет ни теории, ни автора и его некому защитить, то ученым, прикасавшимися к нему, не сложно было его подстроить под собственные воззрения. Такое подстраивание видится и в работе М. И. Будыко, явно переоценившего роль углекислого газа в парниковом эффекте и почти исключившего из него всякую роль водяного пара. Между тем более приемлемое и убедительное объяснение влияния углекислого газа на «поглощение» лучистой энергии лежит очень близко. Исследователю нужна лишь малость – хорошо знать физику фазовых превращений. Вспомним, что для превращения газа в жидкость, а жидкости в твердое тело необходимо не только понижение температуры, но и наличие ядер (зерен) конденсации или кристаллизации. Газы и жидкости могут глубоко переохлаждаться ниже температуры фазового превращения, если отсутствуют эти самые зерна. А ими могут быть любые мельчайшие микрочастицы, в том числе и молекулы углекислого газа.

А теперь посмотрим, что же происходит в атмосфере? Сама двуокись углерода – углекислый газ, имея температуру кипения минус 78 °C, фазовых превращении в свободной атмосфере не претерпевает. Значит, не может и превращать лучистую энергию в теплоту фазового перехода. Но частицы этого газа могут являться зернами конденсации водяного пара. Вспомним о дорогом способе ликвидации туманов и облачности с помощью рассеивания углекислоты с самолетов. Чем больше этих частиц (до определенного предела), тем больше становится вероятность (при прочих необходимых условиях) конденсации на них пара и высвобождения теплоты конденсации. При отсутствии зерен конденсации водяной пар атмосферы может переохлаждаться до нескольких десятков градусов отрицательной температуры, задерживая тем самым и высвобождение теплоты конденсации. И наоборот, чем больше ядер кристаллизации, тем скорее пар конденсируется, высвобождая теплоту конденсации, что отражается на соответствующем повышении температуры, окружающей атмосферы. В этом и состоит не прямая, а опосредованная взаимосвязь концентрации углекислого газа с повышением температуры атмосферы. Эта взаимосвязь далека от прямого отношения к лучистому теплообмену и даже собственно к самому углекислому газу, поскольку ядрами конденсации пара могут быть не только частицы этого газа, но и всякие, засоряющие высокие слои атмосферы, частицы почти любых газов и пыли. Отсюда и появился ныне новый, вызываюший некоторое недоумение, термин «парниковый газ».

Водяной пар является главным участником парникового эффекта, а углекислый газ, как и прочие газы, – лишь катализатором, способным ускорить конденсацию пара и тем самым вызвать какое-то временное и локальное, но отнюдь не общеземное, нагревание атмосферы.

Но как ни странно широко уже известны оценки, приписывающие углекислому газу исключительную роль во влиянии на климат. В учебнике для студентов университетов Б. П. Алисова и Б. В. Полторауса «Климатология» (1974, с.279) написано: «Расчеты показывают, что если бы углекислый газ в атмосфере отсутствовал, то температура воздуха на Земле была бы на 21° ниже современной и равнялась бы минус 7 °C. Увеличение содержания углекислоты вдвое, по отношению к современному, вызвало бы рост средней годовой температуры до плюс 18°». К сожалению, как производились такие расчеты не сообщается.

Может ли быть столь значительным влияние углекислого газа на температуру атмосферы? Мало влияя непосредственно на лучистый теплообмен Земли с космосом, он не способен повлиять на ход испарения воды с земной поверхности. Пар в атмосфере в любом случае будет накапливаться, но его станет тем больше, чем дольше задержится его конденсация из-за отсутствия ядер конденсации, в том числе углекислого газа, основного «поставщика» этих ядер. В то же время, сколько бы не накапливалось в атмосфере пара, его конденсация в любом случае неизбежна. Отсутствие углекислого газа может существенно отозваться на снижении температуры конденсации, но не способно вовсе исключить её или повлиять на уменьшение количества высвобождающейся теплоты конденсации, то есть на результат действия самого истинного, а не надуманного парникового эффекта. И наоборот, увеличение концентрации углекислого газа, то есть ядер конденсации пара, обусловливает более скорое высвобождение теплоты конденсации, а значит, и общее уменьшение влажности атмосферы, то есть насыщенности ее паром.

Получается, что с уточнением роли углекислого газа в формировании парникового эффекта обеспечивается и приписывавшееся ему значение как климатоформирующего фактора. Поэтому же плохо подтверждается и все ранее данные прогнозы изменений климата от изменений концентрации углекислого газа в атмосфере. В частности, ожидавшегося повышения температуры атмосферы, несмотря на увеличение концентраций углекислого газа за последние 100 лет на 15÷17 %, не обнаружено (А. Борисенко, И. Алтунин, 1985).