Дерзкие мысли о климате

Над всей северной частью Евразийского материка, от северо-западных окраин Европы до равнин Якутии значительных горных хребтов не встречается, и атмосфера доносит влагу Атлантического океана вплоть до Верхоянского хребта и даже далее. Но над хребтом наблюдаются интересные явления. По карте годовых осадков можно заметить, что на широте Верхоянска (67°30́ с. ш.) после преодоления воздушными массами Верхоянского хребта количество годовых осадков снижается с 250…300 мм до 150…200 мм, то есть в среднем на 100 мм. Этого достаточно, чтобы на хребте накапливались небольшие ледники. Местное увеличение осадков: имеет интересные термические следствия, особенно заметные зимой. В расположенном на восточном склоне Верхоянского хребта маленьком поселке Имтанджа (1350 м над уровнем моря) средняя температура января составляет минус 28°, то есть на 21° выше, чем в расположенном восточнее Верхоянске (137 м над уровнем моря). Часто это различие температуры относят на зимнюю температурную инверсию, природа которой не во всем еще ясна. Но обратим внимание на то, что в Имтандже снега выпадает в 3 раза больше, чем в Верхоянске и тогда мы с не меньшим основанием можем заключить, что тепловое преимущество горного поселка обязано увеличенной конденсации, а скорее сублимации атмосферного пара, то есть местной интенсификацией парникового эффекта. Подобный «перехват» атмосферной влаги и следующее за ним угасание парникового эффекта ярко обнаруживается и на севере Североамериканского континента, где Аляскинский и Береговой хребты существенно обезвоживают воздушные массы, приходящие со стороны Тихого океана и также смещающиеся с запада на восток.

Воздушные массы переносят влагу как паром, так и аэрозолями в облаках. Облака представляют собой скопления аэрозолей, то есть мельчайших капель или кристалликов льда. По пути следования облака могут испаряться и вновь возникать под воздействием изменяющейся температуры, давления и прочих условий насыщения атмосферы паром. Эта способность облачной влаги к фазовым превращениям, а значит и к высвобождению или усвоению больших количеств теплоты конденсации или парообразования, и способность самих облаков к перемещению на сотни и тысячи километров придают им свойство хорошего буферного регулятора в теплообмене земной поверхности с космическим пространством всюду, где они появляются.

Известно, что облаками бывает постоянно покрыто около 50 % всей площади внешней сферы Земли. Облака имеют альбедо приблизительно 0,52 против среднего альбедо земной поверхности 0,14. Соответственно среднее альбедо Земли будет 0,33. Поскольку облака отражают больше половины приходящей коротковолновой радиации Солнца, то принято считать, что их появление приводит к охлаждению земной поверхности, что, впрочем, летним днем человек четко ощущает и на себе.

Похоже, что и здесь недооценка фазовых превращений воздушной влаги в обеспечении атмосферы теплом часто мешает нам увидеть явления, которые могут происходить в самих облаках, освещаемых Солнцем, а именно: их собственную способность изотермически усваивать и высвобождать тепловую энергию при фазовых превращениях на пути следования вдоль широты. Досадно, что даже натурные наблюдения и эксперименты, выполненные в сложных условиях полетов на аэростатах и самолетах или при запусках ракет, часто интерпретируются исходя из представления лишь о лучистым теплообмене, в то же время сплошь и рядом игнорируются теплообменные процессы при фазовых превращениях атмосферной влаги. В результате этого при обстоятельных натурных наблюдениях за всеми возможными «задержаниями» энергии лучей в атмосфере делается вывод наподобие такого: «… значения радиационного нагревания воздуха в 2 раза превышает те значения нагревания, которые вызываются поглощением солнечной радиации водяным паром. Избыточное нагревание, вероятно, в основном обусловлено поглощением радиации атмосферной пылью».

Здесь опять недоуменное сетование – тепло в атмосфере куда-то девается, но пар здесь якобы ни при чем. Но именно влага при фазовых превращениях способна поглотить или высвободить наибольшее количество лучистого тепла. До тех пор, пока в атмосфере остается хоть какое-то количество аэрозоля, всякий подвод тепла к ней идет в первую очередь на изотермическое превращение (испарение), при котором температура атмосферы остается постоянной. Не в этом ли кроется причина заблуждений в оценках всяких задержек лучистого тепла в атмосфере?