Связь между влажностью воздуха и температурой

Б.А.Рыбаков, к.т.н. – ООО “СК-Инжиниринг”

М.А.Савитенко – АНО “Центр исследований и научных разработок в области энергетики “Водородные технологические решения”

Профессор атмосферных наук в Университете Rosenstiel School в Майами  Брайан Соден подчеркнул, что вызванное человеческой деятельностью увеличение водяных паров в верхних слоях тропосферы не является результатом непосредственной деятельности людей. Увеличение концентрации водяных паров в атмосфере вызвано ответом на глобальное потепление, обусловленное человеческой деятельностью, в первую очередь из-за увеличения СО2, вызванного сжиганием ископаемых топлив.

«Поскольку при увеличении температуры концентрация водяных паров увеличивается, это, вызванное человеческой деятельностью, потепление запускает «обратный» механизм, который вызывает увеличение концентрации водяных паров», сказал Соден. «Из-за того, что водяной пар сам является очень сильным парниковым газом, увеличение концентрации водяного пара в атмосфере усиливает вызванное углекислым газом потепление. Наше исследование подтверждает присутствие этого ключевого «обратного»  механизма, который является важнейшим компонентом глобального потепления…».

На этом графике показана зависимость максимальной концентрации водяного пара в воздухе в зависимости от температуры воздуха.

Чем выше температура воздуха, тем больше воды может раствориться в воздухе.

При увеличении концентрации водяного пара парниковый эффект увеличивается, что приводит к дальнейшему увеличению температуры воздуха.

В автоматике такой механизм называется  «положительной обратной связью».

Если водяной пар играет ключевую роль в глобальном потеплении, которое увеличивает испарение воды, которое, в свою очередь, приводит к увеличению концентрации водяного пара, то может ли этот «обратный» механизм выйти из-под контроля?

Брайан Соден объясняет: «К счастью, «обратный» механизм недостаточно силён, чтобы толкнуть климат к неограниченному потеплению, однако, есть гипотеза, что такой парниковый эффект произошёл на Венере и привёл к очень сильному увеличению температуры».

В настоящее время средняя температура поверхности Земли равна 14,8°С.

Под средней температурой поверхности земли понимают значение, вычисленное на основе сложения данных со всего земного шара и деления на количество точек, в которых проводилось измерение. Колебания в зависимости от времени года не превышают 2°С.

Чувствительностью климатической системы называется повышение средней приповерхностной температуры воздуха при увеличении концентрации CO2 в атмосфере в два раза. В конце XIX века шведский ученый Сванте Аррениус говорил, что удвоение количества CO2 может привести к росту средней мировой температуры на 5-6°C. В конце 1970-х годов ученые прогнозировали, что при концентрации 560 ppm CO2 в атмосфере температура повысится приблизительно на 4°C, и этот прогноз оставался неизменным до сих пор.

Мировая температура может быть более чувствительной к увеличению содержания углекислого газа (CO2) в атмосфере, чем считалось ранее. По мнению исследователей, это может помешать достижению целей по удержанию роста температуры в рамках Парижского соглашения по климату.

Международная группа ученых считает, что влияние CO2  на глобальное потепление ранее недооценивалось. На протяжении последних 10 тыс. лет концентрация этого газа в атмосфере была почти постоянной и составляла 280 ppm (частиц на миллион, parts per million). Однако с началом промышленной революции, связанной, в том числе, с активной добычей полезных ископаемых, количество молекул углекислого газа в атмосфере резко возросло. За последние три десятилетия концентрация CO2 выросла на 45% и сегодня составляет 412 ppm.

Новая работа была опубликована в научном журнале Geophysical Research Letters, исследование ляжет в основу шестого оценочного доклада об изменении климата Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Авторы отмечают, что за последние несколько лет научному сообществу стало доступно больше данных и вычислительных мощностей, поэтому их прогнозы более точно отражают текущие климатические тенденции.

Выводы, сделанные в новом исследовании, основаны на оценке 27 климатических моделей. В соответствии с некоторыми из предложенных сценариев, рост концентрации углекислого газа в атмосфере в два раза приведет к повышению мировой температуры не на 3°C, как считалось ранее, а на 4-5°C. Марк Зелинка, сотрудник Ливерморской национальной лаборатории им. Эрнеста Лоуренса в Калифорнии, уверен, что при таком развитии событий мировому сообществу не удастся достичь целей Парижского соглашения, которое предусматривает удержание глобальной температуры на уровне 1,5-2°C.

«Выводы ученых говорят о том, что в новых моделях чувствительность температуры к увеличению CO2 выше, чем в моделях прошлых поколений, и это связано в новыми параметризациями (описанием процессов) в облаках, — объяснил Plus-one.ru заведующий лабораторией климатологии Института географии РАН Владимир Семенов. — Это может указывать как на то, что мировая температура действительно увеличивается при росте CO2, так и на то, что новые параметризации не совсем адекватны и нуждаются в дополнительной проверке». В целом, по мнению эксперта, ученые не сделали революционных выводов, так как прогнозируемый рост температуры к концу 21 века остается в рамках неопределенности результатов (разброс значений для разных моделей) примерно в том же диапазоне — от 2 до 5°C. «То есть качественных изменений прогнозируемого роста температуры не произошло, — заявил эксперт. — Просто несколько расширился диапазон неопределенности».

Такого же мнения придерживается руководитель программы «Климат и энергетика» WWF России Алексей Кокорин. «Все расчеты климатологов всегда содержали какую-то долю неопределенности, — говорит он. — МГЭИК уже подготовила пять докладов, и по мере развития технологий и получения доступа более большому объему данных прогнозы ученых становятся все более точными и детализированными».

Алексей Кокорин напомнил, что в пятом оценочном докладе, который вышел в 2013 году, ученые из МГЭИК предложили четыре репрезентативные траектории концентраций (РТК), которые описывают разные сценарии изменения климата в зависимости от увеличения совокупной эмиссии CO2 в атмосферу. В соответствии с первым, наиболее оптимистичным и наименее вероятным сценарием, — РТК2.6 — к 2100 году концентрация CO2 будет составлять 421 ppm, а глобальная температура будет расти в диапазоне от 0,3–1,7°С по сравнению с 1986–2005 годами. При двух наиболее достоверных и вероятных сценариях — РТК4.5 и РТК6.0 — концентрация CO2 вырастет до 538 ppm и 670 ppm, а температура будет расти в диапазонах 1,1–2,6°С и 1,4–3,1°С соответственно. При четвертом, самом пессимистичном, сценарии — РТК8.5 — содержание CO2 будет составлять 936 ppm, а температура будет расти в диапазоне 2,6–4,8°С. «Истина, как считалось ранее, лежит где-то посередине — между РТК4.5 и РТК6.0, — говорит Алексей Кокорин. — Однако согласно новым выводам ученых, чувствительность климата к удвоению содержания углекислого газа в атмосфере может быть несколько выше».

Ведущий научный сотрудник Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова, климатолог Андрей Киселёв также считает, что работа основана на лучших имеющихся на сегодняшний день климатических моделях. При этом она содержит большое количество неопределенностей, и ее нужно рассматривать скорее как сигнал, призывающий к дальнейшим исследованиям в этом направлении.

«Климатическая система — очень большая и инерционная, с огромным, по сути, бесконечным, числом взаимосвязей, о многих из которых мы до сих пор даже не знаем, — пояснил Plus-one.ru эксперт. — И то, что мы наблюдаем, является результатом взаимодействия всех этих связей. Например, изменения температуры влияют на количественный и качественный состав атмосферы, при этом и состав атмосферы влияет на температуру, рост температуры вызывает увеличение испарения с водных поверхностей, а с ним и растет и интенсивность облакообразования и так далее».

Климатические модели, по его словам, показывают, каким будет тренд изменений метеорологических параметров (температуры, осадков и других) при ситуации, развивающейся по тому или иному сценарию. «Подчеркиваю, тренд, а не прогноз того, что будет, например, в 2023 году, поскольку мы можем лучше или хуже прогнозировать эмиссию парниковых газов, но не знаем, скажем, сколь интенсивной будет вулканическая активность, от которой в значительной степени зависит состояние климатической системы, — говорит эксперт. — То есть модели помогают нам понять, как наиболее вероятно будет меняться состояние окружающей среды при тех или иных воздействиях на нее человека, однако надо учитывать, что обстоятельства могут внести свои поправки».

Вопрос: «Учитывают ли современные математические модели климата Земли роль водяного пара в глобальном потеплении? Не стоит ли задуматься решать вопрос глобально потепления комплексно?»

Вам будет интересно почитать: