ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Адиабатическая теория из "Парниковый эффект гипотезы киотский протокол технические рекомендации " В последнее время в академических кругах серьезно обсуждается адиабатическая теория парникового эффекта [22, 23]. [c.29] Сорохтин (Институт океанологии РАН) и С.А. Ушаков (МГУ), анализируя температурные режимы тропосферы Земли, приходят к необычному выводу о том, что накопление диоксида углерода в атмосфере может приводить не к повышению средней температуры земной поверхности, а к ее снижению. [c.29] Учитывая дискуссионность такого вывода, а также имеющиеся фактические данные об изменении глобального климата, остановимся детальнее на основных моментах адиабатической теории. [c.29] В отличие от рассмотренного в разд. 2.1 распространенного подхода к проблеме парникового эффекта и основанного на идее С. Аррениуса о радиационном прогреве атмосферы за счет поглощения ею инфракрасного излучения, упомянутые авторы исходят из доминирующего влияния конвективного теплообмена. Поэтому за основу своих рассуждений они приняли адиабатическую теорию парникового эффекта, количественно объясняющую изменение температуры в атмосфере. [c.29] Характерно, что температурный режим тропосферы во многом определяется отражательной способностью Земли (альбедо), которая, в свою очередь, регулируется облачным покровом тропосферы. [c.30] Последнее наглядно иллюстрируется следующим примером. Предположим, средняя температура Земли повысилась. Сразу увеличивается испарение влаги с ее поверхности и возрастает площадь облачного покрова, что приводит к увеличению альбедо Земли. В результате такого механизма теплообмена большая доля солнечного излучения отражается в космос, а падающее излучение на земную поверхность сокращается. В итоге происходит компенсационное снижение приземной температуры Т2, т.е. она вновь возвращается к равновесному уровню. [c.30] Существование отрицательной обратной связи приводит к линейной зависимости выходного параметра от входного (Т2 Т,), т.е. [c.31] В реальных условиях необходимо учитывать разогрев газовой смеси тропосферы за счет конденсации в ней влаги и поглощения инфракрасной радиации. Авторы рассматриваемой теории определили, что при конденсации влаги в тропосфере выделяется тепло ц=595,8 кал/г. При этом, соответственно, повышается температура воздуха и снижается вертикальный температурный градиент. В сухой воздушной тропосфере градиент температуры равен 9,8 град/км, а во влажной тропосфере - 6,5 град/км, т.е. выделяющаяся в тропосфере теплота конденсации влаги повышает ее температуру на 3,3 град/км (9,8-6,5 град/км), а дополнительная теплоемкость в тропосфере при этом повышается на 0,09 кал/гтрад. Повышение теплоемкости за счет поглощения средой инфракрасного излучения по оценке авторов составляет 0,045 кал/г-град. [c.32] Проверка корректности адиабатической теории парникового эффекта выполнена ее авторами путем сравнения расчетного распределения температуры в тропосфере Земли (уравнения 2.4 и 2.5) с моделью ее стандартной (фактически замеренной) атмосферы. Результаты такой проверки приведены в табл. 2.1. [c.32] Как следует из данных табл. 2.1, расчетное распределение температуры по высоте тропосферы, во-первых, является линейной функцией высоты и, во-вторых, практически не отличается от распределения температуры согласно стандартной модели земной атмосферы с температурным градиентом 6,5 град/км. [c.33] Интересно оценить величину парникового эффекта. Ее можно принять за разность между средней поверхностной температурой планеты и эффективной (радиационной) температурой Т , фиксируемой из космоса (4Г=7 ,-Г). [c.33] Соответственно, эффективная (радиационная) температура Земли согласно уравнению (2.6) равна 255 К. Следовательно, парниковый эффект равен АТ=288-255=33 град. [c.34] Авторы адиабатической теории, убедившись в корректности разработанного расчетного инструментария, попытались выявить влияние состава атмосферы на изменение глобального климата. Для сравнения выбраны азотно-кислородная (земная) и углекислотная атмосферы. [c.34] Параметры земной атмосферы следующие Т2=288 К Т =278 К 2=1 ат показатель адиабаты п=0,1905. Отсюда согласно выражению (2.7) Ь=1,186 атм. [c.34] авторы адиабатической теории делают на основании этих результатов вывод, что при замене обычной азотно-кислородной атмосферы углекислотной происходит не потепление климата, а его похолодание на 1,8 град. [c.34] Кроме того, надо иметь в виду, что с повышением концентрации СО2 в атмосфере уменьшается показатель адиабаты, так при увеличении концентрации СО2 в атмосфере (прогнозируемое к 2100 г.) с 0,035 до 0,07 об. % — расчетное увеличение давления оценивается величиной 0,15 мбар, а уменьшение показателя адиабаты — величиной 4-10 . Оба эти фактора противоположны по воздействию, поэтому в рассматриваемом случае возрастание температуры земной поверхности составило всего лишь 7,8-10 К. [c.35] И наконец, авторы адиабатической теории пытаются объяснить зафиксированный многими факт повышения концентрации СО2 в межледниковые потепления на Земле отрицательной зависимостью растворимости СО2 в Мировом океане и законом Генри о динамическом равновесии между парциальным давлением газа в атмосфере и его содержанием в гидросфере. Так, в результате потепления растворимость СО2 в воде уменьшается и часть диоксида углерода переходит в атмосферу, а при похолодании — в океанические воды. Поэтому изменение концентрации СО2 в атмосфере сторонники рассматриваемой теории считают следствием, а причиной — изменение климата. В подтверждение сказанного приводится известный факт, что в настоящее время в водах океанов содержится СО2 примерно в 60 раз больше, чем в атмосфере. [c.35] Вернуться к основной статье