Краткая история климатологии, страница 2

Главным недостатком модели Аррениуса было отсутствие в ней  обратных связей. Сейчас мы хорошо понимаем их роль в формировании существующего климата, и современные климатические модели пытаются их учесть в той или иной степени. Тем не менее, Аррениус проявил гениальное физическое предвидение и принял таки во внимание одну из наиболее важных связей такого типа: теплый воздух должен содержать больше влаги, следовательно, он должен эффективнее сохранять тепло, полученное Землей. Поэтому Аррениус использовал в своей модели предположение, что количество водяного пара в воздухе растет или падает вместе с температурой. Эта связь, согласно его предположению, осуществляется посредством сохранения относительной влажности. Это грубое предположение, но оно позволило объяснить, как эффект от незначительного увеличения содержания углекислого газа в воздухе усиливается за счет того, что нагретый воздух будет содержать больше водяного пара.

Трудоемкие расчеты в течение многих месяцев базировались на весьма грубой модели и весьма неточных исходных данных. В результате получилось, что удвоение содержания углекислого газа в атмосфере приведет к повышению температуры на 5-6 градусов. Удивительно, но этот результат почти не отличается от полученного сто лет спустя с использованием значительно уточненных исходных данных и во много раз улучшенной модели.

Работа Аррениуса вдохновила американского геолога  Чемберлина (Thomas C. Chamberlin) попытаться разрешить загадку ледниковых периодов. Он был первым, кто показал, что понимание климата должно базироваться на исследовании взаимосвязи всех процессов, происходящих на Земле: не только в атмосфере, но в океане и на суше, в вулканах, доставляющих в атмосферу газы из недр Земли, и т.п.

Гипотеза Чемберлина заключалась в  том, что ледниковые периоды должны подчиняться самовозбуждаемым циклам, управляемым различными обратными связями, включая и углекислый газ. Обычно газ выбрасывается в атмосферу с вулканическими извержениями. Но он также и выводится из атмосферы при взаимодействии с минералами в ходе процессов выветривания гор. Если вулканическая деятельность прекратится, газ исчезнет из атмосферы и планета остынет. Другие связи способны усилить процессы выведения углекислого газа из атмосферы. В частности, при охлаждении планеты сильно затормозятся процессы разложения растений, и накопленный ими углекислый газ будет дольше оставаться в связанном состоянии. Более того, при охлаждении океанов они смогут растворить в себе больше углекислого газа.  Процесс может остановиться только, когда Земля покроется льдом.

Тем не менее, большинство ученых были уверены, что неблагоприятных последствий глобального потепления удастся избежать, поскольку к климату относились как к саморегулирующейся системе. Однако, несмотря на это убеждение, ученые никак не могли определить механизм этой саморегуляции. Рассматривались несколько вариантов. В течение первой половины ХХ века  наиболее общим возражением против грядущего потепления являлось то, что только малая толика от всего углекислого газа на планете присутствует в атмосфере. Огромный резервуар углекислого газа в мировом океане может поглотить любой избыток его в атмосфере или выплеснуть, если его не будет доставать.

Но даже если океаны не справятся с задачей стабилизации системы, имеется другой огромный резервуар углерода, накопленного в органическом веществе – лесах и болотах. Чем больше углекислого газа поступит в атмосферу, тем интенсивнее начнут расти деревья, и это позволит связать избыточный углекислый газ в органическом веществе.

Помимо баланса углекислого газа рассматривались и другие обратные связи, способные  осуществлять регуляцию температуры Земли. В частности, любое увеличение температуры приведет к увеличению содержания водяного пара в воздухе, и это приведет к образованию более плотной облачности, отражающей солнечное излучение и возвращающей систему в исходное состояние. Симпсон  говорил в 1939 г.: «Изменение облачности является главным фактором регуляции температуры атмосферы. Атмосфера выполняет функции гигантского термостата, сохраняя температуру практически постоянной за счет изменения количества облаков».