Науки о Земле

Подъем влажного воздуха помогает стабилизировать атмосферу тропиков

PxFuel

Принято считать, что теплый воздух поднимается, а холодный опускается. Но исследование ученых из Калифорнийского университета в Дэвисе показало, что в тропической атмосфере холодный воздух поднимается из-за недооцененного ранее эффекта — подъемной силы водяного пара. Этот эффект помогает стабилизировать тропический климат и смягчить некоторые последствия глобального потепления. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

«Известно, что водяной пар — важный парниковый газ, за счет которого Земля может нагреваться, — говорит ведущий автор нового исследования, доцент Калифорнийского университета в Дэвисе и сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли Да Ян. — Но с другой стороны, водяной пар помогает высвободить тепло атмосферы в космос и уменьшить степень нагрева воздушных слоев. Без этой легкости водяного пара потепление климата приобрело бы куда более катастрофические масштабы».

Влажный воздух легче сухого при тех же температуре и давлении. Это обуславливается тем, что масса молекул воды меньше, чем кислорода, азота или углекислого газа — основных компонентов атмосферного воздуха, — а так как в разных объемах газов содержится одинаковое количество молекул (закон Авогадро), то плотность более влажного воздуха будет меньше. Из-за этого эффекта влажный воздух может подниматься над сухим, даже если первый холоднее второго.

Следы этого эффекта обнаружили исследователи в новой работе. Они выяснили, что холодный и влажный воздух может подниматься, образуя облака и грозы в тропиках Земли. Между тем, теплый и сухой воздух опускается вниз. При этом атмосфера нашей планеты выделяет в космос больше теплового излучения. Например, авторы показали, что присутствие водяного пара в верхних слоях атмосферы увеличивает тепловое излучение Земли примерно на один-три ватта на квадратный метр над тропиками.

Что интересно, для уменьшения излучения на ту же величину в атмосфере Земли придется увеличить содержание углекислого газа в два раза. Дальнейшие расчеты авторов показывают, что значение такого «защитного» эффекта пара увеличивается экспоненциально с потеплением климата. Более глубокое понимание этого эффекта и его стабилизирующей роли в тропиках может улучшить и моделирование облаков и гроз, а также существующие климатические модели.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.