При повышении температуры на поверхности Земли и в нижних слоях атмосферы верхние ее слои, напротив, резко охладились — это признак влияния человечества на климат, но физика явления долго оставалась загадкой. Ученые из Колумбийского университета выяснили, что все определяется взаимодействием углекислого газа (CO2) с различными длинами волн света.
В нижних слоях атмосферы углекислый газ удерживает тепло, которое иначе ушло бы в космос. Но в стратосфере (на высоте 11−50 км) молекулы CO2 действуют как радиатор: поглощают инфракрасное излучение снизу и излучают часть энергии в космос. Чем больше углекислого газа, тем эффективнее стратосфера отдает тепло и тем сильнее охлаждается. С середины 1980‑х годов она стала холоднее примерно на 2°C — в 10 раз больше, чем было бы без антропогенных выбросов углекислого газа.
Исследователи вывели уравнения, объясняющие этот процесс, и выяснили: ключевую роль играет взаимодействие углекислого газа со светом, особенно с инфракрасным (длинноволновым). Не все его длины волн влияют одинаково — есть особая «зона Златовласки»: именно эти волны сильнее всего способствуют охлаждению, а при накоплении углекислого газа зона расширяется.
Озон и водяной пар тоже участвуют в похожих процессах, но их влияние намного меньше, чем у углекислого газа. Ученые подтвердили три закономерности: охлаждение усиливается с высотой (минимальное — у нижней границы стратосферы, максимальное — у верхней); каждое удвоение концентрации углекислого газа дает охлаждение на 8°C в верхних слоях; более холодная стратосфера меньше пропускает инфракрасного излучения в космос — это усиливает теплоудерживающий эффект углекислого газа у поверхности.
Работа не просто подтверждает глобальное потепление, а проясняет физические механизмы охлаждения стратосферы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, почему климат становится нестабильным.
