Неоднозначность воздействия парникового эффекта в Арктике и Антарктике: Арктика теплеет, Антарктика холодеет

Фото: Ярослав Никитин / GeoPhoto

В эпоху глобального потепления, обусловленного ростом содержания парниковых газов в атмосфере, – как выяснилось, могут возникать и обратные явления, когда происходит эффект охлаждения, или антипарниковый эффект. В частности, его наблюдали в Антарктиде. Это означает, что ситуация с региональными последствиями глобального потепления может оказаться менее однозначной, чем ожидалось, передает издание Naked Science информацию научной публикации журнале Geophysical Research Letters.

Парниковый эффект

Скопления парниковых газов, таких как двуокись углерода (CO2) и метан (CH4), – пропускают солнечное излучение, которое достигает поверхности Земли, но задерживают инфракрасное (тепловое), испускаемое нашей планетой. В результате – повышается температура, нагревается поверхность: возникает парниковый эффект.

Однако в некоторых случаях эти газы оказывают охлаждающее действие, противоположное «парниковому», – когда атмосфера начинает хуже пропускать солнечные лучи, что снижает количество энергии, получаемое поверхностью планеты, и излучает в космос больше, чем получает от поверхности. Например, такая ситуация типична для верхних слоев атмосферы сразу после крупных извержений вулканов – из-за взвеси вулканического пепла.

Двуокись углерода и метан попадают в атмосферу по самым разным причинам, но в последние десятки лет – в основном из-за деятельности человека, сжигания им ископаемого топлива. На протяжении последних десятилетий выбросы парниковых газов только увеличиваются. Это привело к сильному потеплению в Арктике. Там оно происходит в три-четыре раза быстрее, чем в среднем по миру. Как следствие – быстро сокращаются площади и толщина морских льдов в бассейне Северного Ледовитого океана. В то же время в Антарктиде потепление – не такое выраженное. ледяной покров Южного океана остается относительно стабильным.

Антипарниковый эффект

Ученые давно задаются вопросом, почему Арктика тает быстрее Антарктики? Группа ученых из Бременского университета (Германия) предложила свое  объяснение – возникновение «антипарникового эффекта». Примерно десять лет назад климатолог Юстус Нотхольт (Justus Notholt) и его коллеги впервые выявили антипарниковый эффект над высокогорными частями Антарктиды, где воздух особенно холодный и сухой. Это охлаждающее явление наблюдали в атмосфере (на небольшой высоте) в течение нескольких месяцев в году, когда там увеличивалась концентрация двуокиси углерода. 

Тогда климатологи предположили, что антипарниковый эффект может частично объяснить, почему температура в Антарктиде поднимается не так быстро, как в более влажной Арктике, где этот эффект, по-видимому, редкость. В новом исследовании команда Нотхольта попыталась узнать, как водяной пар в атмосфере над Антарктидой и Арктикой влияет на потепление и охлаждение, связанные с ростом концентрации метана и двуокиси углерода в разных слоях атмосферы. 

Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com

Ученые провели два компьютерных моделирования. В первом количество водяного пара в воздухе Антарктиды соответствовало уровням, наблюдаемым над Арктикой, в этом случае двуокись углерода и метан оказали такое же влияние на температуру в Антарктиде, как на температуру в Арктике, то есть произошло ее повышение. Вторая модель предполагала удвоение концентрации двуокиси углерода и метана – и тут выяснилось, что увеличение концентрации этих парниковых газов в атмосфере привело к охлаждению почти всей тропосферы Антарктиды (высота 10-18 километров) и к потеплению в тропосфере Арктики.

Антипарниковый эффект двуокиси углерода зависит от спектрального перекрытия с другими парниковыми газами, в частности с водяным паром. Этот эффект можно увидеть при уменьшении концентрации водяного пара в арктических профилях при моделированиях до 20%, – что сопоставимо с Антарктидой, или увеличение содержания воды в Антарктиде в 5 раз, что сопоставимо с арктическими условиями Водяной пар, как и парниковые газы, влияет на возникновение парникового эффекта. А количество водяного пара в воздухе зависит от температуры – чем выше температура, тем больше влаги может в нем находиться. Иными словами, более холодная и сухая атмосфера Антарктиды иначе реагирует на увеличение выбросов парниковых газов, чем влажная и теплая атмосфера Арктики.

Авторы считают, что результаты их исследования помогут объяснить, почему в Антарктиде на протяжении десятилетий наблюдается менее выраженный эффект потепления, чем в Арктике, но все же отмечают: «Поскольку влажность растет с повышением температуры, а в Антарктиде с каждым годом становится теплее, – антипарниковый эффект может со временем смениться на парниковый».