Парниковые газы
Парниковые газы, которые сейчас находятся в воздухе, поддерживают температуру поверхности Земли выше, чем она была бы в противном случае, и добавление большего количества парниковых газов вызовет большее потепление. Во всем этом нет ничего нового, удивительного или откровенно спорного. С помощью расчета, похожего на расчет в «Простейшей модели климата» (подробнее об этом читайте в дополнениях), французский ученый Жан Фурье в 1824 году обнаружил, что что-то поддерживает аномально высокую температуру поверхности Земли, и среди гипотез, которые он рассматривал, было то, что атмосфера действует как стекло, удерживающее тепло в контейнере (возможно, отсюда и сравнение с теплицей; см. «Открытие глобального потепления»).Британский физик Джон Тиндалл в 1859 году показал, что газы в воздухе, включая водяной пар и углекислый газ, способствуют возникновению парникового эффекта. А в 1896 году шведский физико-химик и лауреат Нобелевской премии Сванте Аррениус довольно хорошо рассчитал глобальное потепление от углекислого газа, выделяемого человеком при сжигании ископаемого топлива. (На протяжении всей истории ученые на самом деле лучше рассчитывали воздействие парниковых газов, чем понимали, насколько невероятно умелыми станут компании, занимающиеся добычей ископаемого топлива, в поставках больших объемов.)
Краткая история некоторых крупных достижений в науке о климате и других областях. Наука о климате НЕ нова.
Источник: Диаграммы Ричарда Б. Элли.
Таким образом, наука о парниковом эффекте не является каким-то новым открытием, а имеет долгую историю по сравнению с такими «новейшими» науками, как теория относительности (Альберт Эйнштейн, 1905 г.) или квантовая механика (Макс Планк, 1900 г.). Пионеры, которые исследовали радиацию в науке о климате, были гигантами физики, химии и математики, которые видели тесную взаимосвязь между лабораторными исследованиями и применением к атмосфере.
Большая часть работы по деталям взаимодействия между излучением и газами в воздухе была проделана ВВС США сразу после Второй мировой войны и касалась таких тем, как датчики на ракетах с тепловым наведением, как сказано во введении к этой главе. . Ракета использует датчик, чтобы «видеть» инфракрасное излучение горячего двигателя, но парниковые газы, такие как углекислый газ и водяной пар, блокируют обзор на некоторых длинах волн, поглощая это излучение. Поскольку газы взаимодействуют с излучением, распространяющимся в любом направлении, и энергии на этих длинах волн, исходящих от нагретой солнцем Земли, гораздо больше, чем от военных бомбардировщиков, согревающее влияние парниковых газов неизбежно.
Ракета с тепловым наведением — инфракрасное излучение
Источник: фильм Министерства обороны США, 342-USAF-49391, любезно предоставлено США.Национальное управление архивов и документации, Колледж-Парк, Мэриленд. Предоставлено Землей: Руководство оператора и Джеффри Хейнс-Стайлз.
Земля: Руководство оператора
Видео: СО2 и атмосфера (9:03)
Этот 9-минутный клип появится три раза в модулях 4 и 5 на этой неделе. Чтобы увидеть короткий ролик о роли ВВС в понимании физики атмосферы и согревающего эффекта CO.2, смотреть первые 1 минуту и 20 секунд. Материал, следующий за этой 1 минутой и 20 секундами, будет рассмотрен позже в этом модуле, а также в Модуле 5.
Нажмите здесь, чтобы просмотреть стенограмму видео «CO2 и Атмосфера».
Какой CO2 было подтверждено фундаментальными исследованиями, не имевшими абсолютно никакого отношения к изменению климата. (диктор кинохроники) Продолжение аэрологической программы позволит получить научные данные о физике верхних слоев атмосферы. (Ричард Элли) Вторая мировая война закончилась, но началась холодная война. ВВС США нужно было изучить атмосферу для связи и разработать ракеты с тепловым наведением.
При определенных длинах волн углекислый газ и водяной пар блокируют излучение. Таким образом, новые ракеты не могли видеть очень далеко, если бы они использовали длину волны, которую CO2 поглощает. Исследования в Лаборатории геофизики ВВС в Хэнскоме, штат Массачусетс, позволили создать огромную базу данных с тщательными измерениями атмосферных газов. Дальнейшие исследования, проведенные другими, применили и расширили эти открытия, ясно показав влияние CO на улавливание тепла.2. ВВС не собирались изучать глобальное потепление, они просто хотели, чтобы их ракеты работали. Но физика есть физика. Атмосфере все равно, изучаете ли вы ее для войны или для разогрева. Добавление CO2 включает термостат планеты. Это работает и в другую сторону. Удалить СО2, и все остывает. Это Южные Альпы Новой Зеландии, и их климатическая история показывает, что физики действительно все поняли правильно.Эти глубокие, толстые груды замерзшей воды — ледники, медленно текущие ледяные реки, сидящие на суше. Но когда-то, когда температура была выше, они представляли собой жидкую воду, хранившуюся в море. Мы собираемся проследить за этим, Францем-Иосифом, от вершины до океана, чтобы увидеть реальное влияние изменения уровня CO.2.
Здесь красиво, на самом высоком снежном поле, но опасности таятся под поверхностью. Я провел много времени на льду. Здесь принято путешествовать парами, связанными веревками для безопасности. Ледник питается примерно шестью метрами воды в год. может быть 20 метров, 60 футов снегопада. это действительно серьезно высокий снегопад. Снег и лед распространяются под собственной тяжестью и движутся вниз со скоростью около километра в год. Когда лед сильно ускоряется, приближаясь к берегу, он может треснуть и открыть большие расселины, которые откроют вам вид на внутренности ледника. Мужик, это большой. 10. 20. Еще тридцать метров. сотня или более футов здесь, и мы можем увидеть большую часть структуры ледника прямо здесь.
(мужчина) Итак, что мы собираемся сделать, так это просто сесть на край, а затем пойти назад, и я опущу тебя. Скажи мне, когда. Ладно, катаемся и спускаемся вниз. Снегопад идет слоями, каждый шторм сбрасывает по одному. Летнее солнце нагревает снег и делает его немного другим, чем зимний снег, так что вы создаете историю. В этих слоях есть указания на климат, сколько выпало снега, какая была температура. И все это покрывается еще большим количеством снега, и вес этого снега сжимает то, что находится под ним, и превращает его в лед. И при этом он может ловить пузыри. И в этих пузырьках образцы старого воздуха, запись состава земной атмосферы, в том числе сколько CO2 в нем была запись температуры на ледяных щитах и сколько выпало снега. Как мы увидим, мы можем открыть эти ледяные бутылки с древним воздухом и изучить историю земной атмосферы.
Этот пейзаж также рассказывает историю ледниковых периодов. И силы, сформировавшие климат Земли. За последние миллионы лет яркость Солнца, похоже, не сильно изменилась, но орбита Земли и наклон ее оси менялись по закономерностям на протяжении десятков и сотен тысяч лет. Орбита меняет форму. варьируя, насколько близко и далеко Земля подходит, когда она вращается вокруг Солнца каждый год.
На протяжении 41 000 лет наклон земной оси становится все больше и меньше, смещая часть солнечного света от экватора к полюсам и обратно. И наша планета слегка покачивается, как чепец ребенка, изменяя то, какое полушарие наиболее прямо направлено к солнцу, когда Земля ближе всего к нему. На протяжении десятков тысяч лет эти естественные вариации перемещают солнечный свет по планете, и это влияет на климат. Более 20 000 лет назад из-за уменьшения количества солнечного света в Арктике в Северной Америке и Евразии образовались большие ледяные щиты, достигшие современных территорий Нью-Йорка и Чикаго. Уровень моря упал, так как вода оказалась заперта на суше. Изменение течений позволяет океанам поглощать CO2 из воздуха. Это охладило южное полушарие и высвободило огромную силу ледников, таких как ледник Франца-Иосифа, которые продвигались вниз по этой широкой долине, заполняя ее глубоким толстым льдом. Теперь мы пролетаем над сегодняшним побережьем, где гигантские валуны остались от последнего ледникового периода.
Ледник — это великая землеройная машина. Это самосвал, который перевозит падающие на него камни. Это бульдозер, который толкает перед собой камни. И он очерчивается теми скалами, которые образуют отложения, которые мы называем мореной и которая говорит нам, где был ледник. Сегодня мы находимся в 20 километрах, 12 милях от передней части ледника Франца-Иосифа, но около 20 000 лет назад лед откладывал эти породы, когда текли мимо нас и уходили в море. Скалы, которые мы все еще можем видеть сегодня, подтверждают, где когда-то был ледник.Теперь, в сгенерированном компьютером временном интервале, объединяющем тысячи лет истории Земли, мы видим, что произошло. Низкий CO2, более низкие температуры, больше снега и льда, и «Франц-Иосиф» продвинулся вперед.
Двадцать тысяч лет назад 30% сегодняшней площади суши было покрыто огромными ледяными щитами, которые запирали столько воды, что глобальный уровень моря был почти на 400 футов ниже, чем сегодня. Затем, когда орбита Земли изменилась, температура и CO2 поднялся, и ледник снова растаял. Орбиты подготовили почву, но сами по себе их было недостаточно. Нам нужны согревающие и охлаждающие эффекты повышения и понижения уровня CO.2 чтобы объяснить изменения, которые, как мы знаем, произошли.
Сегодня атмосферный CO2 увеличивается еще больше, температура повышается, ледники и ледовые щиты тают. Вы можете ясно увидеть это на озере, образованном сокращающимся ледником Тасман, через хребет от Франца-Иосифа. Так выглядит конец ледникового периода. Ледники распадаются, новые озера, новая земля, айсберги отрываются ото льда. В начале 1980-х мы были бы внутри новозеландского ледника Тасман прямо здесь. Теперь мы проплываем мимо айсбергов в новом озере от ледника, который почти полностью распался и заканчивается в шести километрах, четырех милях от нас.
Один ледник не говорит нам, что делает мир, но пока Тасман отступает, подавляющее большинство ледников на планете стало меньше. Это ледник Колумбия на Аляске. Это тип ледника, благодаря которому легко увидеть последствия потепления. Он отступал так быстро, что Экстремальной ледовой съемке пришлось изменить положение своих камер, чтобы следить за его движением. В Исландии из-за повышения температуры воздуха этот ледник просто растаял, оставив после себя ручьи и небольшие озера. Термометры в воздухе показывают потепление, термометры в воздухе вдали от городов показывают потепление.
Засунь свой градусник в землю, в океан, посмотри со спутников вниз, они показывают потепление. Доказательства очевидны. Климат Земли теплеет.
Предоставлено: Земля: Руководство оператора.
