Pochemu menyaetsya klimat Zemli: gipoteza solnechno-atmosfernogo rezonansa
Global'naya politika i global'naya ekologiya
Perov Stanislav Petrovich (CAO),
kandidat fiz.-mat. nauk
Na mnogochislennyh mezhdunarodnyh konferenciyah, forumah, soveshaniyah, ravno kak i v massmedia, pri obsuzhdenii global'nyh ekologicheskih problem (poteplenie klimata, "istoshenie" ozonovogo sloya, degradaciya biosfery) v osnovnom preobladaet ritorika. I politiki i beznesmeny i dazhe uchenye, zanimayushie vysokie i otvetstvennye posty v mezhdunarodnoi i nacional'noi oficial'noi ierarhii, nahodyatsya v tiskah stereotipa "antropogennogo" faktora. V stat'e B.Bolina (Science, v.279, No.5349, 1998) byvshego predsedatelya Mezhpravitel'stvennoi Gruppy po global'nym izmeneniyam (IPCC), soderzhitsya primechatel'naya tablica, opredelyayushaya perspektivy razvitiya energetiki v ryade stran do 2010 g. Tol'ko trem stranam "razresheno" uvelichit' ee proizvodstvo: Avstralii (8%), Islandii (10%), Norvegii (1%). Vse evropeiskie strany dolzhny sokratit' ee proizvodstvo na 8%, SShA - na 7%, Yaponiya - na 6%. Rossii, Ukraine i Novoi Zelandii predlozhen nulevoi variant. Odnako sleduet uchest', chto proizvodstvo elektroenergii s 1990 po 1995 god v nashih stranah sokratilos' (v tablice dannye po nashim stranam otsutstvuyut, tak zhe kak i dlya byvshih vostochnoevropeiskih i pribaltiiskih stran, za isklyucheniem Chehii i Vengrii, gde proizoshlo sokrashenie na 23 i 15%, sootvetstvenno). V lyubom sluchae perspektivy Rossii ogranichivayutsya sushestvennym obrazom, osobenno uchityvaya ee tyazheloe ekonomicheskoe sostoyanie. Na nash vzglyad global'nye izmeneniya okruzhayushei sredy predstavlyayut soboi lish' sledstvie (i v to zhe vremya sluzhat indikatorami) bolee glubokih (i vozmozhno bolee opasnyh) processov izmeneniya bioty i okruzhayushei sredy, ih vzaimnogo vliyaniya i ih zavisimosti ot estestvennogo (neantropogennogo) processa evolyucii. Takoi vzglyad trebuet sovsem drugih podhodov i reshenii, chem te, kotorye vytekayut iz tak nazyvaemogo rosta "parnikovogo effekta" za schet szhiganiya iskopaemogo uglevodorodnogo topliva. Takim obrazom puti resheniya ekologicheskih problem, strategiya ekologicheskoi bezopasnosti i sposoby obespecheniya t.n. "ustoichivogo" razvitiya civilizacii ostayutsya neopredelennymi, nesmotrya na prinyatie v poslednee desyatiletie izvestnyh mezhdunarodnyh soglashenii (Venskaya Konvenciya ob ozonovom sloe, 1985 g., Monreal'skii Protokol, 1987 g., Ramochnaya Konvenciya po klimatu, 1992 g., Soglashenie o sokrashenii proizvodstva elektroenergii za schet szhiganiya organicheskogo topliva, 1997). Glavnoi prichinoi, po nashemu mneniyu, yavlyaetsya nedostatochnaya nauchnaya obosnovannost' "fundamental'nyh" polozhenii, po kotorym i prinimayutsya otvetstvennye ekonomicheskie i politicheskie resheniya.
V svyazi s etim byli rassmotreny nekotorye vazhnye voprosy, otnosyashiesya k global'noi probleme evolyucii ozonovogo sloya, podcherknuto otsutstvie sistemnogo podhoda v etoi probleme i predstavleny poslednie rezul'taty (kak otechestvennye tak i zarubezhnye), pozvolyayushie po-novomu rassmotret' prichiny izmenchivosti ozona i posledstviya etoi izmenchivosti dlya biosfery i cheloveka (Konferenciya po fizicheskoi ekologii 1997 g.).
Nizhe predstavleny novye rezul'taty analiza eksperimental'nyh dannyh, poluchennyh v hode vypolneniya mezhdunarodnyh kampanii: DYANA (1990 g.), CRISTA/MAHRSI (1994 i 1997 gg.) i v ramkah sotrudnichestva s Indiei (1983, 1987, 1990 i 1998 gg.), a takzhe analiza nakoplennoi k nastoyashemu vremeni geliogeofizicheskoi, meteororologicheskoi i astronomicheskoi informacii. Sushestvuet li parnikovyi antropogennyi effekt, svyazannyi s rostom parnikovyh gazov, v pervuyu ochered' uglekislogo gaza, o chem "vse pishut i vse govoryat"? Poslednie raboty otechestvennyh i zarubezhnyh avtorov zastavlyayut peresmotret' etot "reshennyi" vopros. Glavnaya rabochaya gipoteza: solnechnaya aktivnost' (SA) vozdeistvuet na atmosferu i menyaet oblachnyi pokrov, opredelyayushii temperaturu Zemli. Takim obrazom izmeneniya klimata ili global'noe poteplenie, nachavsheesya 100 let nazad, nosyat estestvennyi harakter!
O mehanizmah vozdeistviya SA na atmosferu
Kolichestvo energii, poluchaemoe Zemlei ot Solnca, imeet sil'nuyu shirotnuyu zavisimost' i opredelyaet radiacionnyi balans planety. Tropicheskaya oblast' poluchaet za god v dva raza bol'she, chem ostal'naya chast' Zemli. Srednegodovoi radiacionnyi balans planety opredelyaetsya sredneplanetarnym al'bedo a, ravnom 0,3. Vazhnuyu rol' pri energeticheskih raschetah igrayut radiacionnye harakteristiki oblakov razlichnyh tipov.
Global'noe raspredelenie vodyanogo para v atmosfere takovo, chto kolichestvo osazhdennoi vody Q maksimal'no v tropicheskom poyase: Q = 5,0 g/kv.sm i bolee v obshirnyh raionah Brazilii, Indonezii, a letom i v Indii i V'etname, a takzhe vblizi zony konvergencii (VTZK) v Atlatike do 5,9 g/kv.sm. Srednee Q po zemnomu sharu 2,5 - 3,0 g/kv.sm. Otmetim, chto vodyanoi par (a ne SO2) - glavnyi parnikovyi gaz, obespechivayushii bolee 70% parnikovogo effekta v atmosfere.
Takim obrazom, tropicheskaya zona yavlyaetsya znachitel'no bolee energonasyshennoi, chem vnetropicheskie zony. Cirkulyaciya tropicheskoi zony, ohvatyvayushaya pochti polovinu zemnogo shara, yavlyaetsya bol'shoi termodinamicheskoi mashinoi, prevrashayushei teplo okeana (v tom chisle skrytoe teplo vodyanogo para) v kineticheskuyu energiyu atmosfery i opredelyayushuyu v znachitel'noi stepeni termodinamiku umerennyh i polyarnyh shirot. Matematicheskoe opisanie etoi mashiny otsutstvuet, chto i privodit k nesovershenstvu vseh klimaticheskih i prognosticheskih modelei obshei cirkulyacii atmosfery, t.k. dinamika priekvatorial'nogo poyasa, gde neobhodim uchet fazovyh perehodov i gde neprimenima teorema o sohranenii potencial'nogo vihrya i kvazigeostroficheskii podhod, takzhe ne poddaetsya adekvatnomu opisaniyu.
Yasno, chto tropiki vliyayut i na vnetropicheskie shiroty, poskol'ku proishodit meridional'nyi perenos tepla, vodyanogo para i aerozolya. Poslednie mogut sposobstvovat' obrazovaniyu oblachnosti, menyat' al'bedo i, sledovatel'no, temperaturu poverhnosti.
Izvestno, chto solnechnaya aktivnost' vliyaet na intensivnost' kosmicheskih luchei, zapuskaya kondensacionnyi mehanizm, vklyuchayushii ionizaciyu verhnetroposfernyh vozdushnyh mass (8 - 16 km) takimi luchami. Eto sposobstvuet obrazovaniyu peristoi oblachnosti i usilennomu razvitiyu vysokokuchevyh oblakov, izmenyayushemu al'bedo, i sozdayushego usloviya dlya intensifikacii dinamicheskih processov. Maksimum koncentracii ionov nahoditsya na vysotah 12 - 20 km v zavisimosti ot shiroty (geomagnitnoi), sezona i SA. Na srednih shirotah maksimum ionoobrazovaniya nablyudaetsya na vysote okolo 12 km, t.e. vblizi tropopauzy. Ionizaciya na takih vysotah sposobstvuet obrazovaniyu mnozhestva yader kondensacii, na kotoryh v usloviyah nizkih temperatur (40...-90 S) aktivno sublimiruetsya vodyanoi par, rastut ledyanye kristally i formiruetsya oblachnost' (v osnovnom peristaya).
Po-vidimomu, vazhnuyu rol' v kondensacionnom mehanizme igraet rekombinaciya obrazuyushihsya pri ionizacii GKL molekul vozduha legkih ionov, putem prisoedineniya ionov k malym aerozol'nym chasticam, t.n. yadram kondensacii ili yadram Aitkena, imeyushim razmer poryadka 0,01 mkm. Kak bylo ustanovleno putem provedeniya serii ballonnyh izmerenii koncentracii legkih ionov v stratosfere v razlichnyh geomagnitnyh shirotah (v t. ch. na geomagnitnom ekvatore) i intensivnosti kosmicheskih luchei (GKL, no takzhe i SKL v period vspyshek) eto osnovnoi stok obrazovavshihsya ionov (a ne rekombinaciya polozhitel'nyh i otricatel'nyh ionov). Pri deistvii kondensacionnogo mehanizma v atmosfere vydelyaetsya teplovaya energiya, izmenyaetsya al'bedo sistemy "zemnaya poverhnost' - troposfera" dlya korotkovolnovoi solnechnoi radiacii, a takzhe IK-izluchenie atmosfery. Tem samym kondensacionnyi mehanizm stimuliruet drugie fizicheskie processy, intensificiruyushie "usvoenie" solnechnoi energii. Aktiviziruemyi naibolee energichnymi GKL kondensacionnyi mehanizm mozhet takzhe vliyat' na zarozhdenie i razvitie oblachnosti na tipichnyh urovnyah v srednei i nizhnei troposfere (3 - 7 km) i vydelenie tepla kondensacii, kotoroe mozhet generirovat' razlichnye tipy atmosfernyh voln, perenosyashih impul's, energiyu i veshestvo pri svoem rasprostranenii v atmosfere.
Solnechno-atmosfernyi rezonans
Intensivnost' GKL moduliruetsya SA (glubina modulyacii dostigaet 30%) i eto mozhet vyzyvat' rezonansnye yavleniya v atmosfere. Naprimer v tropicheskoi oblasti Zemli sushestvuyut planetarnye ekvatorial'nye volny Kel'vina i Rossbi, imeyushie periody 27 - 30, 13 - 15, 6 - 8 dnei, harakternye dlya SA. Pri etom harakternaya polosa dlya razvitiya takih voln sostavlyaet velichiny +/- 20 gradusov otnositel'no ekvatora, t.e. zahvatyvaet prakticheski vse tropiki. Harakternoi osobennost'yu takih voln yavletsya perenos imi impul'sa, energii i massy (v pervuyu ochered' vodyanogo para - osnovnogo "skrytogo" energonositelya) pri rasprostranenii voln vverh i vniz ot istochnika vozbuzhdeniya. Takim obrazom, oni mogut izmenyat' cirkulyacionnye processy v troposferno-stratosfernyh tropicheskih yacheikah Hedli (Gadleya), uvelichivaya ili umen'shaya transport vlazhnogo i bednogo ozonom vozduha nizhnei tropicheskoi stratosfery vo vnetropicheskie shiroty. Krome etogo, kondensacionnyi mehanizm mozhet izmenyat' i solnechnyi prilivnyi (24-chasovaya garmonika) potencial, uvelichivaya takim obrazom effektivnuyu vertikal'nuyu skorost' perenosa v verhnei troposfere i stratosfere. Klassicheskaya prilivnaya teoriya ne uchityvala, (kak eto yasno seichas) etogo vazhneishego istochnika, poetomu raketnye eksperimenty v ekvatorial'noi oblasti Indiiskogo okeana s borta sovetskogo korablya v period mezhdunarodnoi kampanii DYANA (yanvar'-mart 1990g) srazu pozvolili obnaruzhit' sushestvennoe, do dvuh-treh poryadkov, otlichie eksperimental'no naidennyh velichin amplitud sutochnyh i polusutochnyh kolebanii zonal'nogo i meridional'nogo vetra i temperatury ot teoreticheskih v nizhnei i srednei stratosfere. V dal'neishem nashi dannye po temperature byli podtverzhdeny nablyudeniyami so sputnika UARS (veter ne izmeryalsya).
Pri nablyudenii vnutrisutochnyh kolebanii ozonovogo sloya v tropikah my ustanovili zavisimost' etih kolebanii ot solnechnoi aktivnosti v period ee maksimuma, kosvenno podtverdiv sushestvovanie rezonansnyh effektov pri vozbuzhdenii planetarnyh ekvatorial'nyh voln za schet kondensacionnogo mehanizma v period.
Provedenie shirokogo fronta nauchnyh i prikladnyh issledovanii po global'nym ekologicheskim problemam imeet vazhnoe politicheskoe, ekonomicheskoe i prikladnoe znachenie, t.k. mozhet privesti k sozdaniyu sovremennyh vysokih tehnologii, pozvolyayushih kontrolirovat' i vozdeistvovat' na prirodnye processy v nuzhnom napravlenii. A eto i est' neobhodimoe i dostatochnoe uslovie "ustoichivogo" (luchshe ispol'zovat' termin "reguliruemogo") razvitiya civilizacii.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Poteplenie klimata - Klimat Zemli
Publikacii so slovami: Poteplenie klimata - Klimat Zemli | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
