Підвищена концентрація парникових газів охолодила атмосферу над Антарктидою

В епоху глобального потепління, обумовленого зростанням вмісту парникових газів в атмосфері, можуть виникати і зворотні явища, коли відбувається охолодження або антипарниковий ефект. Наприклад, його спостерігали у Антарктиді. Це означає, що ситуація з регіональними наслідками глобального потепління може виявитися менш однозначною, ніж очікувалося — і те, що підвищує температуру в одному місці, здатне знижувати в іншому.

Парникові гази, такі як двоокис вуглецю (CO2) і метан (CH4), пропускають сонячне випромінювання, яке досягає поверхні Землі, але затримують інфрачервоне (теплове), яке випускається нашою планетою. У результаті підвищується температура і нагрівається поверхня – з'являється парниковий ефект.

Однак у деяких випадках ці гази мають охолодну дію, протилежну «парниковому», коли атмосфера починає гірше пропускати сонячні промені, що знижує кількість енергії, одержувану поверхнею планети. Наприклад, така ситуація є типовою для верхніх шарів атмосфери Титану або Землі відразу після великих вивержень вулканів. Величина антипарникового ефекту залежить від наявності шарів аерозолю, розташованих на різних висотах і частинок, що складаються з різними мікрофізичними та оптичними властивостями.

Двоокис вуглецю і метан потрапляють в атмосферу з різних причин, але в останні десятки років в основному через діяльність людини — спалювання викопного палива. Протягом останніх десятиліть викиди парникових газів лише зростають. Це, наприклад, спричинило сильне потепління в Арктиці. Там воно відбувається у три-чотири рази швидше, ніж у середньому у світі. Як наслідок — швидко скорочуються площі та товщина морських льодів у басейні Північного Льодовитого океану.

У той же час в Антарктиді потепління не таке виражене. Крижаний покрив Південного океану, представленого переважно сезонними льодами, що утворюються в холодний період біля берегів Антарктиди, залишається відносно стабільним.

Вчені давно задаються питанням, чому Арктика тане швидше за Антарктику (включає Антарктиду і прилеглі до неї острови та ділянки Атлантичного, Індійського та Тихого океанів). На нього є кілька відповідей, але поки що це гіпотези.

Як вважають одні фахівці, причина в тому, що тала вода з Антарктиди стабілізує товщу води та кригу, захищаючи холодні поверхневі води від теплих глибинних вод. Інші вважають, що західні вітри, що дмуть навколо Антарктики, посилюються через зміну клімату і «розтягують» кригу на велику площу. Є ще одна думка: згідно з нею справа в циркуляції океану, через що зайве тепло, отримане з атмосфери, «відводиться» від Антарктиди, переноситься на північ, до екватора.

Група вчених із Бременського університету (Німеччина) запропонувала ще одне пояснення – «антипарниковий ефект». Результати роботи опубліковані у журналі Geophysical Research Letters.

Приблизно десять років тому кліматолог Юстус Нотхольт (Justus Notholt) та його колеги вперше виявили антипарниковий ефект над високогірними частинами Антарктиди, де повітря особливо холодне та сухе. Це охолодне явище спостерігали в атмосфері (на невеликій висоті) протягом кількох місяців на рік, коли там збільшувалася концентрація двоокису вуглецю.

Тоді кліматологи припустили, що антипарниковий ефект може частково пояснити, чому температура в Антарктиді піднімається не так швидко, як у вологій Арктиці, де цей ефект, мабуть, рідкість.

У новому дослідженні команда Нотхольта спробувала дізнатися, як водяна пара в атмосфері над Антарктидою та Арктикою впливає на потепління та охолодження, пов'язані зі зростанням концентрації метану та двоокису вуглецю у різних шарах атмосфери.

Вчені провели два комп'ютерні моделювання. У першому кількість водяної пари в повітрі Антарктиди відповідала рівням, що спостерігалися над Арктикою. Вони виявили, що двоокис вуглецю та метан мають такий самий вплив на температуру в Антарктиді, як на температуру в Арктиці, тобто відбулося її підвищення.

Друга модель передбачала поточні рівні водяної пари в атмосфері над цими двома областями. Кліматологи змоделювали сезонні зміни температури за двох сценаріїв: справжньому рівні концентрації двоокису вуглецю та метану, а також подвоєному. З'ясувалося, що збільшення концентрації цих парникових газів в атмосфері Антарктиди призвело до охолодження майже всієї тропосфери (висота 10-18 кілометрів) та потепління в тропосфері Арктики.

Так при подвоєній концентрації CO2 і СН4 відбувалося потепління на 0,42 кельвіна в тропосфері Арктики та невелике похолодання на 0,01 кельвіна в тропосфері Антарктиди.

На висоті до семи тисяч метрів від поверхні при подвоєній концентрації CO2 середня температура в Арктиці збільшувалася на 0,81 кельвіна, а в Антарктиді – на 0,16 кельвіна. Однак при тій же кількості CH4 в Антарктиді спостерігалося похолодання на 0,06 кельвіна і потепління в Арктиці на 0,07 кельвіна.

Водяна пара, як і парникові гази, впливає виникнення парникового ефекту. Кількість водяної пари в повітрі залежить від температури – чим вище температура, тим більше вологи може в ній бути. Іншими словами, більш холодна та суха атмосфера Антарктиди інакше реагує на збільшення викидів парникових газів, ніж волога та тепла атмосфера Арктики.

"Оскільки вологість зростає з підвищенням температури, а в Антарктиді з кожним роком стає тепліше, антипарниковий ефект може згодом змінитись на парниковий", – зазначив Нотхольт.

Автори впевнені, що результати їхнього дослідження допоможуть пояснити, чому в Антарктиді протягом десятиліть спостерігається менш виражений ефект потепління, ніж в Арктиці.

Related