В последние десятилетия очень широкое распространение получило моделирование климата с помощью ЭВМ. Глобальные модели циркуляции атмосферы (Global Circulation Models, GCM) используют математическое представление основных процессов, определяющих состояние и движение воздуха в результате его взаимодействия с солнечным излучением и земной поверхностью.
Весь объем атмосферы разбивается на отдельные ячейки с характерными размерами порядка десятков и сотен километров в горизонтальном направлении и гораздо меньших размеров в вертикальном направлении. Для каждой такой ячейки необходимо задать параметры начального состояния. Это огромные объемы информации. Кроме того, необходимо определить такие характеристики как поверхностное альбедо (отражательная способность) различных географических областей океана и суши, их температуру, состояние облачности и т.п. Модель получается весьма сложной и требует значительных затрат времени для расчета изменения поведения атмосферы в течение достаточно продолжительного периода.
Положительной стороной моделей является гипотетическая возможность прогнозирования изменения климата в будущем. Я говорю «гипотетическая», поскольку нет уверенности в корректности параметризации огромного количества атмосферно-земных и атмосферно-солнечных связей, оказывающихся чаще всего неоднозначными и до сих пор не всегда до конца исследованными. Существует также возможность обратного положительного или отрицательного влияния на инициирующий процесс.
В качестве примера можно указать на положительную обратную связь между температурой и влажностью воздуха. Атмосферный воздух обычно находится в состоянии близком к насыщению. Поэтому при понижении температуры начинается конденсация и влажность воздуха уменьшается. Но при этом ослабевает и парниковый эффект, заметный вклад в который дает водяной пар, содержащийся в воздухе. Ослабление парникового эффекта ведет к дальнейшему понижению температуры.
В связи с этим интересна история обнаружения положительной обратной связи между температурой и другими парниковыми газами (углекислый газ, метан) в результате уникальных экспериментальных исследований антарктического льда [26]. Эксперименты велись на «полюсе холода» - антарктической станции «Восток», где проводилось бурение ледяного панциря, покрывающего материк.
В ледяном керне, извлекаемом из скважины, определялось содержание изотопов атомов, входящих в состав воды, - кислорода-18 и дейтерия. Количество этих изотопов, как установлено, зависит от температуры, при которой образовался лед. Изучая образцы из скважины, можно также определить возраст льда, то есть, сколько времени прошло с того момента, когда частица, залегающая в глубине ледника, отложилась на его поверхности.
Падающий в Антарктиде снег постепенно уплотняется, и в нем оказывается зажатым воздух того времени, когда падал снег. Этот воздух остается во льду, постепенно сжимается и превращается в маленькие вмороженные в лед пузырьки, где содержатся газы, из которых состояла атмосфера, когда выпадал снег.
Скважина на станции «Восток» проникла в толщу льда, отлагавшегося в течение 420 000 лет, и, таким образом, удалось узнать состав атмосферы, в частности, концентрации ее парниковых газов (углекислого газа и метана) за все это длительное время. Оказалось, что ход температуры и содержания парниковых газов в древней атмосфере на протяжении всего этого времени были совершенно подобны. Чем теплее было на Земле, тем больше в атмосфере было парниковых газов и наоборот. Первопричиной этого могло быть как повышение температуры, ведущее к росту концентрации парниковых газов в атмосфере, так и увеличение концентрации парниковых газов, ведущее к увеличению температуры Земли.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.