Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03901.jsonl.gz/18

Солнце питает климат Земли, излучая энергию на очень коротких волнах, преимущественно в видимой или почти видимой (т.е. ультрафиолетовой) области спектра. Приблизительно треть солнечной энергии, достигающей верхних слоев атмосферы Земли, непосредственно отражается обратно в космос. Остальные две трети поглощает земная поверхность и, в меньшей степени, атмосфера. Чтобы уравновесить поглощаемую поступающую энергию, Земля должна в среднем излучать обратно в космос то же количество энергии. Поскольку Земля гораздо холоднее Солнца, она излучает энергию на гораздо более длинных волнах, преимущественно в инфракрасной области спектра (см. рис. 1). Большая часть этого теплового излучения, испускаемого сушей и океаном, поглощается атмосферой, в том числе облаками, и вновь излучается на Землю. Это явление называют парниковым эффектом. Стеклянные стенки парника уменьшают поток воздуха и повышают температуру воздуха внутри парника. Аналогичным образом, но при другом физическом процессе парниковый эффект на Земле нагревает ее поверхность. Без естественного парникового эффекта средняя температура на поверхности Земли была бы ниже точки замерзания воды. Таким образом, естественный парниковый эффект Земли делает жизнь, какой мы ее знаем, возможной. Вместе с тем, деятельность человека, главным образом сжигание ископаемых видов топлива и сведение лесов, значительно усилила естественный парниковый эффект, вызвав глобальное потепление.
ЧЗВ 1.3, рис. 1. Идеализированная модель естественного парникового эффекта. Пояснения см. в тексте.
Два самых распространенных в атмосфере газа, азот (составляющий 78% сухой атмосферы) и кислород (21%), почти не вызывают парникового эффекта. Последний является результатом действия молекул, которые более сложны и гораздо менее распространены. Самый важный парниковый газ – водяной пар, а второй по значению – углекислый газ (CO2). Метан, закись азота, некоторые другие газы, присутствующие в атмосфере в небольших количествах, также способствуют парниковому эффекту. Во влажных экваториальных регионах, где количество водяного пара в воздухе настолько велико, что парниковый эффект очень значителен, небольшое увеличение количества CO2 или водяного пара оказывает лишь незначительное прямое воздействие на нисходящее инфракрасное излучение. В холодных, сухих полярных регионах, напротив, последствия небольшого увеличения количества CO2 или водяного пара более значительны. То же касается холодных, сухих верхних слоев атмосферы, где небольшое увеличение содержания водяного пара сильнее влияет на парниковый эффект, чем вблизи поверхности Земли.
На концентрацию парниковых газов в атмосфере влияют несколько компонентов климатической системы, главным образом океаны и живые существа. Один из первых примеров этого – поглощение растениями углекислого газа из атмосферы и преобразование его (и воды) в углеводы посредством фотосинтеза. В индустриальную эпоху деятельность человека способствовала увеличению выбросов парниковых газов в атмосферу, в основном из-за сжигания ископаемых видов топлива и сведения лесов.
Увеличение выбросов парникового газа, такого как CO2, в атмосферу усиливает парниковый эффект, нагревая таким образом климат Земли. Степень потепления зависит от разных механизмов обратной связи. Например, по мере потепления атмосферы вследствие повышения концентрации парниковых газов растет концентрация водяного пара в ней, что еще более усиливает парниковый эффект. Это, в свою очередь, вызывает дальнейшее потепление, что становится причиной нового увеличения концентрации водяного пара, т.е. имеет место самоусиливающийся цикл. Эта обратная связь по водяному пару может быть достаточно сильной для того, чтобы приблизительно удвоить интенсивность парникового эффекта за счет одного только увеличения концентрации CO2.
Среди других важных механизмов обратной связи – облака. Облака эффективно поглощают инфракрасное излучение и, следовательно, вызывают значительный парниковый эффект, нагревая таким образом Землю. Они также активно отражают поступающую солнечную радиацию, таким образом охлаждая Землю. Изменение практически любой характеристики облаков, в частности, их типа, размещения, содержания воды, высоты, размера и формы частиц, времени жизни, влияет на степень, в которой облака нагревают или охлаждают Землю. Некоторые изменения усиливают потепление, а некоторые ослабляют его. Проводится много исследований, направленных на то, чтобы лучше понять, как именно облака изменяются в ответ на потепление климата и как эти изменения влияют на климат через различные механизмы обратной связи.