Углекислый газ контролирует температуру Земли

Водяной пар и облака вносят основной вклад в парниковый эффект Земли, однако новое исследование с использованием климатической модели атмосфера-океан показывает, что температура планеты в конечном счете зависит от уровня углекислого газа в атмосфере.

Исследование, проведенное Эндрю Лейсисом и коллегами из Института космических исследований имени Годдарда NASA в Нью-Йорке, позволило прояснить роль парниковых газов и облаков в поглощении исходящего инфракрасного излучения. Ученые идентифицировали неконденсирующиеся парниковые газы — такие как диоксид углерода (CO₂), метан (CH₄), закись азота (N₂O), озон и хлорфторуглероды — как основу, поддерживающую земной парниковый эффект. Без них водяной пар и облака не смогли бы обеспечить обратные связи, усиливающие этот эффект. Результаты опубликованы 15 октября в журнале Science.

Согласно сопутствующему исследованию, CO₂ ответственен примерно за 20% парникового эффекта, водяной пар и облака вместе — за 75%, а остальные 5% приходятся на малые газы и аэрозоли. Однако именно 25%-я доля неконденсирующихся газов является ключевым фактором поддержания эффекта. По этой оценке, CO₂ ответственен за 80% радиационного воздействия, которое поддерживает парниковый эффект Земли. В эксперименте, описанном в Science, все неконденсирующиеся газы и аэрозоли в модели были «обнулены». Без их поддержки парниковый эффект коллапсировал, водяной пар быстро выпадал из атмосферы, что погружало модель Земли в ледяное состояние. Это наглядно показывает, что водяной пар действует как процесс обратной связи и не может самостоятельно поддерживать парниковый эффект.

«Наше моделирование — это эксперимент в области физики атмосферы, который демонстрирует прямую связь между ростом атмосферного CO₂ и ростом глобальной температуры», — сказал Эндрю Лейсис. Исследование перекликается с геологической летописью, где уровень CO₂ колебался между ~180 ppm во время ледниковых периодов и ~280 ppm в теплые межледниковья. Для сравнения: глобальная температура за последний век выросла почти на 1 °C, в то время как разница между пиками ледникового периода и межледниковья оценивается всего в ~5 °C.

«Когда CO₂ увеличивается, в атмосферу возвращается больше водяного пара. Именно это помогло растопить ледники, которые когда-то покрывали Нью-Йорк», — отметил соавтор Дэвид Ринд. — Сегодня мы находимся на неизведанной территории, поскольку CO₂ приближается к 390 ppm в так называемый "супермежледниковый" период». «Суть в том, что атмосферный CO₂ действует как термостат, регулирующий температуру Земли», — заключил Лейсис.