Неуправляемая теплица: последствия для будущего изменения климата, геоинженерии и планетарных атмосфер

Крайняя чрезвычайная климатическая ситуация — это «неуправляемый парниковый эффект»: горячая и богатая водяным паром атмосфера ограничивает выброс теплового излучения в космос, вызывая неудержимое потепление. Потепление прекращается только после того, как температура поверхности достигает примерно 1400 К и излучается излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, где вода не является хорошим парниковым газом. Это испарит весь океан и уничтожит всю планетарную жизнь. В прошлом на Венере наблюдался неконтролируемый выброс парниковых газов, и мы ожидаем, что Земля произойдет примерно через 2 миллиарда лет по мере увеличения солнечной светимости. Но можем ли мы вызвать такую катастрофу преждевременно нашей нынешней деятельностью по изменению климата? Здесь мы рассмотрим, что известно о неуправляемой теплице, чтобы ответить на этот вопрос, описав различные пределы исходящего излучения и то, как изменится климат между ними. Хорошей новостью является то, что почти все доказательства заставляют нас поверить в то, что даже в принципе вряд ли возможно вызвать полный выброс парниковых газов путем добавления в атмосферу неконденсируемых парниковых газов, таких как двуокись углерода. Однако наше понимание динамики, термодинамики, переноса излучения и физики облаков горячих и насыщенных паром атмосфер слабое. Поэтому мы не можем полностью исключить возможность того, что действия человека могут вызвать переход если не к полному бегству, то, по крайней мере, к гораздо более теплому климатическому состоянию, чем нынешнее. Высокая чувствительность климата может служить предупреждением. Если нам или, что более вероятно, нашим отдаленным потомкам угрожает неуправляемая теплица, то геоинженерия, отражающая солнечный свет, может стать единственной надеждой жизни.Введение отражающих аэрозолей в стратосферу будет слишком недолговечным, и даже солнцезащитные зонты в космосе могут потребовать чрезмерного обслуживания. В отдаленном будущем изменение орбиты Земли может стать устойчивым решением. Неуправляемая теплица также остается актуальной в планетарных науках и астробиологии: по мере обнаружения внесолнечных планет меньшего размера и ближе к своим звездам некоторые из них будут находиться в состоянии неуправляемой теплицы.

Статья в тему: Как часто делать парниковый эффект на волосах

Сноски

Один из 12 вкладов в тему дискуссионной встречи «Геоинженерия: контроль над климатом нашей планеты?».

использованная литература

Хансен Дж.

. 2009 Бури моих внуков: правда о грядущей климатической катастрофе и наш последний шанс спасти человечество . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Блумсбери. Google ученый

Саган С.

. 1960 г. Радиационный баланс Венеры. Технический отчет 32–34, Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния. Google ученый

Голд Т.

. 1964 Процессы газовыделения на Луне и Венере. Происхождение и эволюция атмосфер и океанов. (редакторы, Бранкацио П.Дж. и Кэмерон А.Г.В.

), стр. 249–256. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley. Google ученый

Манабе С. и Везеральд Р. Д.

. 1967 Тепловое равновесие атмосферы при заданном распределении относительной влажности. Дж. Атмос. науч. 24, 241–259.doi: 10.1175/1520-0469(1967)0242.0.CO;2

Симпсон Г.К.

. 1927 Некоторые исследования земной радиации. Мем. Р. Метеорол. соц. 11, 69–95. Google ученый

Комабаяси М.

. 1967 Дискретные равновесные температуры гипотетической планеты с атмосферой и гидросферой однокомпонентно-двухфазной системы при постоянном солнечном излучении. Дж. Метеорол. соц. Япония. 45, 137–139. Перекрёстная ссылка, Google Scholar

Ингерсолл А.П.

. 1969 Сбежавшая теплица: история воды на Венере. Дж. Атмос. науч. 26, 1191–1198.doi: 10.1175/1520-0469(1969)0262.0.CO;2

Расул С. И. и де Берг К.

. 1970 Неуправляемая теплица и накопление CO₂ в атмосфере Венеры. Природа 226, 1037–1039.doi: 10.1038/2261037a0

Поллак Дж.Б.

. 1971 Несерый расчет сбежавшей теплицы: последствия для прошлого и настоящего Венеры. Икар 14, 295–306.doi: 10.1016/0019-1035(71)90001-7

Статья в тему: Почему у Венеры такой сильный парниковый эффект

Уотсон А.Дж., Донахью Т.М. и Кун В.Р.

. 1984 г. Температуры в неконтролируемой теплице на эволюционирующих последствиях Венеры для потери воды. План Земли. науч. лат. 68, 1–6.doi: 10.1016/0012-821X(84)90135-3

Абэ Ю. и Мацуи Т.

. 1988 Эволюция удара H₂О–СО₂ атмосферы и образование горячего протоокеана на Земле. Дж. Атмос. науч. 45, 3081–3101.doi: 10.1175/1520-0469(1988)0452.0.CO;2

Кастинг Дж. Ф.

. 1988 Беглые и влажные парниковые атмосферы и эволюция Земли и Венеры. Икар 74, 472–494.doi: 10.1016/0019-1035(88)90116-9

Накадзима С., Хаяси Ю.-Ю. и Абэ Ю.

. 1992 Исследование «неконтролируемого парникового эффекта» с помощью одномерной радиационно-конвективной модели. Дж. Атмос. науч. 49, 2256–2266.doi: 10.1175/1520-0469(1992)0492.0.CO;2

Пьерумбер Р. Т.

. 1995 Термостаты, ребра радиатора и местная теплица. Дж. Атмос. науч. 52, 1784–1806. doi: 10.1175/1520-0469(1995)0522.0.CO;2;

Ренно Н. О.

. 1997 Множественные равновесия в радиационно-конвективных атмосферах. Теллус А 49, 423–438.doi: 10.1034/j.1600-0870.1997.t01-3-00002.x

Пужоль Т. и Форт Дж.

. 2002 Влияние атмосферного поглощения солнечного света на убегающую тепличную точку. Дж. Геофиз. Рез. 107, 4566.doi: 10.1029/2001JD001578

Пужоль Т. и Норт Г.Р.

. 2002 Неуправляемый парниковый эффект в полусерой радиационно-конвективной модели. Дж. Атмос. науч. 59, 2801–2810.doi: 10.1175/1520-0469(2002)0592.0.CO;2;

Пужоль Т. и Норт Г.Р.

. 2003 Аналитическое исследование пределов атмосферного излучения в полусерых атмосферах в радиационном равновесии. Теллус А 55, 328–337.doi: 10.1034/j.1600-0870.2003.00023.x

Сугияма М., Стоун П. Х. и Эмануэль К. А.

. 2005 Роль относительной влажности в радиационно-конвективном равновесии. Дж. Атмос. науч. 62, 2001–2011.doi: 10.1175/JAS3434.1

Статья в тему: Как промышленная революция связана с парниковым эффектом

Ишиватари М., Такехиро С.-И., Накадзима К. и Хаяши Ю.-Ю.

. 2002 Численное исследование появления неконтролируемого парникового состояния трехмерной серой атмосферы. Дж. Атмос. науч. 59, 3223–3238.doi: 10.1175/1520-0469(2002)059

Ишиватари М., Накадзима К., Такехиро С. и Хаяси Ю.-Ю.

. 2007 Зависимость климатических состояний серой атмосферы от солнечной постоянной: от неконтролируемой теплицы к состояниям снежного кома. Дж. Геофиз. Рез. 112, D13120.doi: 10.1029/2006JD007368

Кастинг Дж. Ф. и Донахью Т. М.

. 1980 Эволюция атмосферного озона. Дж. Геофиз. Рез. 85, 3255–3263.doi: 10.1029/JC085iC06p03255

Лари Д. Дж.

. 1997 Каталитическое разрушение стратосферного озона. Дж. Геофиз. Рез. 102, 21 515–21 526.doi: 10.1029/97JD00912

Хантен Д. М.

. 1973 Выход легких газов из атмосферы планет. Дж. Атмос. науч. 30, 1481–1494.doi: 10.1175/1520.0469(1973)0302.0.CO;2

Кастинг Дж. Ф. и Акерман Т. П.

. 1986 Климатические последствия очень высокого уровня углекислого газа в ранней атмосфере Земли. Наука 234, 1383–1385.doi: 10.1126/science.11539665

Чжан Ю. К., Россов В. Б., Лацис А. А., Ойнас В., Мищенко М. И.

. 2004 г. Расчет радиационных потоков от поверхности к верхней части атмосферы на основе ISCCP и других глобальных наборов данных: уточнения модели переноса излучения и исходных данных. Дж. Геофиз. Рез. 109, D19105.doi: 10.1029/2003JD004457

Голдблатт К. и Занле К. Дж.

. 2011 Облака и парадокс слабого молодого солнца. Клим. прошлый 7, 203–220.doi: 10.5194/cp-7-203-2011

Пьерумбер Р. Т.

. 2010 Принципы планетарного климата , п. 652. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. Google ученый

Статья в тему: Что такое парниковый эффект, журнальные статьи

Стейнфорт Д. и соавт.

2005 г. Неопределенность в прогнозах реакции климата на повышение уровня парниковых газов. Природа 433, 403–406.doi: 10.1038/nature03301

Коллинз В.Д. и соавт.

2006 г. Радиационное воздействие хорошо перемешанных парниковых газов: оценки климатических моделей в Четвертом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (ДО4) . Дж. Геофиз. Рез. 111, D14317.doi: 10.1029/2005JD006713

Голдблатт К., Лентон Т.М. и Уотсон А.Дж.

. 2009 г. Оценка кода длинноволнового радиационного переноса, используемого в унифицированной модели метеорологического бюро. QJR Meterol. соц. 135, 619–633.doi: 10.1002/qj.403

Ангел Р.

. 2006 Возможность охлаждения Земли облаком малых космических аппаратов вблизи внутренней точки Лагранжа (L1). проц. Натл акад. науч. США 103, 17 184–17 189.doi: 10.1073/pnas.0608163103

Корыкански Д., Лафлин Г. и Адамс Ф.

. 2001 Астрономическая инженерия: стратегия изменения планетарных орбит. Астрофиз. Космические науки. 275, 349–366.doi: 10.1023/A:1002790227314

Абэ Ю.

. 1993 Физическое состояние очень ранней Земли. Литос 30, 223–235.doi: 10.1016/0024-4937(93)90037-D

Кастинг Дж. Ф., Уитмир Д. П. и Рейнольдс Р. Т.

. 1993 Обитаемые зоны вокруг звезд главной последовательности. Икар 101, 108–128.doi: 10.1006/icar.1993.1010

Уотсон А.Дж., Донахью Т.М. и Уокер Дж.К.Г.

. 1981 Динамика быстро покидающей атмосферы: приложения к эволюции Земли и Венеры. Икар 48, 150–166.doi: 10.1016/0019-1035(81)90101-9

Медоуз В. С. и Крисп Д.

. 1996 Наземные наблюдения ночной стороны Венеры в ближнем инфракрасном диапазоне: тепловая структура и водность у поверхности. Дж. Геофиз. Рез. 101, 4595–4622 .doi: 10.1029/95JE03567

Статья в тему: Разрушенная теплица: как простая физика сносит «парниковый эффект»

Донахью Т. М., Хоффман Дж. Х., Ходжес Р. Р. и Уотсон А. Дж.

. 1982 Венера была влажной: измерение отношения дейтерия к водороду. Наука 216, 630–633.doi: 10.1126/наука.216.4546.630

Уоллес М. В. и Хоббс П. В.

. 2006 Атмосфероведение: вводный обзор 2-е изд. Академическая пресса. Google ученый

Карри Дж. А. и Вебстер П. Дж.

. 1999 Термодинамика атмосферы и океана. Лондон, Великобритания: Academic Press. Google ученый

голоса

Рейтинг статьи