Похолодание, а не потепление

Как вы видите, сам по себе парниковый эффект действительно оказывает существенное влияние на энергетический баланс планеты: оставленная им у поверхности планеты энергия (130 ватт на квадратный метр) почти сравнима с той частью энергии, которая доходит до нее через атмосферу от Солнца (160 ватт на квадратный метр).

Но данный факт сам по себе еще не говорит, что это вызывает потепление, как и не говорит о том, что именно углекислый газ — основной фактор парникового эффекта.

Физика парникового эффекта намного сложнее. Частота волн полученного и выпущенного излучения играет в нем важную роль. Вспомним тот факт, что Солнце излучает всю гамму лучей и много ультрафиолета, а основное излучение Земли — инфракрасное. Земля — темное небесное тело.

Так вот, разные молекулы атмосферы пропускают и отражают волны разной длины. Вода поглощает волны одной частоты — именно на эту частоту (2450 мегагерц) выставлены все, произведенные в Китае, микроволновки на всех кухнях всех домохозяек в мире. Но молекула азота поглощает волны на другой частоте, молекулы озона — на третьей, молекула углекислого газа СО₂ — на четвертой, и так далее[2].

Основной диапазон волн, которые атмосфера пропускает, называется «окном». Главное «окно» земной атмосферы (излучение Земли) находится в диапазоне 9 и 11 микрометров. Именно в этом диапазоне и идет основное излучение Земли.

Как это ни парадоксально, но очевидно, что диапазон основного излучения Земли НЕ совпадает с длинной волн, которые поглощает СО₂!

Поэтому, очевидно, что основное излучение Земли — инфракрасное — СО₂ НЕ ПОГЛОЩАЕТ, а пропускает. Значит — влияние СО₂ на радиационный форсаж (парниковый эффект) не должно быть существенным. Значит, что-то другое в атмосфере поглощает инфракрасное излучение и оставляет эту энергию у поверхности планеты, но не СО₂.

То есть мы понимаем, что радиационный (и соответственно температурный) режим планеты очень сильно зависит от альбедо и от состава атмосферы (если в ней содержатся газы, молекулы которых поглощают энергию на тех же волнах, что сама планета излучает). От чего альбедо меняется? Ну во-первых, очевидны сезонные изменения в каждом полушарии. Летом растительность, зимой — снег и лед. Отмечу лишний раз, что сезонные вариации альбедо более заметны в Северном полушарии (там больше суши и резкого континентального климата). Долгосрочные и несезонные вариации альбедо происходят по следующим причинам: связанным с человеческой деятельностью — урбанизация, замещение лесов сельхозкультурами, таяние льдов, и природным — изменение облачного слоя планеты.

Например, вырубка лесов, драматическое с точки зрения экосистемы явление, на вариацию альбедо оказывает очень малое влияние. По рапортам ООН ежегодно Земля теряет до 150 000 квадратных километров лесов. То есть — за 25 лет поверхность теряет около 3,5 миллионов квадратных километров лесной поверхности. Но с точки зрения энергетического баланса планеты это значит, что 0,5 % Земной поверхности изменит свое альбедо с 10 % до 20 % или до 30 % (в зависимости от того — что будет на месте леса). Это будет соответствовать увеличению энергетического баланса примерно на 0,02 ватта на квадратный метр за четверть века. По подсчетам IPCC, все изменение отражающей поверхности земной поверхности человеком за XX век (меньше лесов, больше полей, городов и дорог) изменило энергетический баланс Земли не более, чем на 0,2 ватта на квадратный метр. Мы помним, что в среднем Земля получает 240 ватт энергии на квадратный метр поверхности, то есть человек в худшем случае изменил альбедо поверхности планеты на 0,08 % (восемь сотых процента), что чрезвычайно незначительно.

Напротив, облака являются очень существенным фактором, влияющим на альбедо и, соответственно, на энергетический баланс планеты. Облачный покров отвечает за две трети (!) отраженной в космос солнечной энергии. Именно из-за облаков альбедо Земли достигает 30 %. Однако привычные нам облака — не такой простой феномен. Во-первых, они состоят из мельчайших частиц воды и льда разного размера, в разных пропорциях и на разной высоте. Все это приводит к вариации альбедо. Именно непредсказуемость образования облаков и отсутствие исторических данных по величине и толщине облачного покрова планеты являются основной проблемой климатического моделирования.

Что влияет на величину и на толщину облачного покрова? Пока выявлено 3 основных элемента, влияющие на конденсацию воды в атмосфере: само количество паров воды в атмосфере (ее влажность) и конденсирующие факторы внешнего (космическое излучение) и наземного характера (аэрозоли — естественные и искусственные).

Становится понятно, что:

• во-первых, изменение отражающей поверхности планеты (больше или меньше снега, воды, пустыни, растительности) сильно влияет на ее энергетический баланс. На самом деле, снижение альбедо всего на 1 % изменяет энергетический баланс Земли на 4 ватта на квадратный метр. Это то же изменение, которое получится, если концентрация парниковых газов в земной атмосфере увеличится в два раза;