Изменение климата приводит к перераспределению солнечного света по всей планете

Фото из открытых источников

Солнечный свет питает жизнь на Земле. Он влияет на погоду, способствует росту растений, растапливает снег и лед, а также обеспечивает энергией солнечные электростанции по всему миру. Большинство людей считают, что количество солнечного света, достигающего определенного места, остается относительно постоянным с течением времени.

Однако новые исследования показывают, что изменение климата может постепенно перераспределить солнечный свет по планете, в результате чего одни регионы станут ярче, а другие будут получать меньше солнечной энергии, чем сегодня. Результаты исследования опубликованы в журнале National Science Review.

Изменения будут происходить неравномерно. Вместо этого, потепление, по всей видимости, изменит распределение солнечного света, достигающего поверхности земли, что повлияет на всё — от таяния полярных льдов до производства возобновляемой энергии.

Прогнозы солнечного излучения получены от группы исследователей под руководством Фэнфэя Сонга, климатолога из Океанологического университета Китая (OUC). Группа Сонга хотела выяснить, как потепление изменит распределение солнечной энергии на поверхности Земли к концу этого столетия.

Чтобы это выяснить, они прибегли к климатическим моделям — компьютерным симуляциям, которые тщательно изучают физические процессы, происходящие в воздухе, океане, льду и облаках. Десятки таких установок, созданных в лабораториях по всему миру, были протестированы в различных условиях выбросов.

Эти симуляции являются результатом скоординированных международных усилий, описанных в данной статье, и почти все участники пришли к единому мнению. Полярные регионы тускнеют, в то время как северные средние широты светлеют, причем наиболее резкие изменения происходят в летний период в каждом из этих регионов.

Ученые отслеживают эту энергию как нисходящее солнечное излучение, то есть солнечный свет, который преодолевает путь через атмосферу и достигает поверхности земли. Она растапливает весенний снег, прогревает почву, испаряет воду и обеспечивает энергией все солнечные электростанции на Земле.

Обилие солнечного света уже раньше колебалось. Согласно данным, с 1950-х по 1980-е годы количество солнечного света на поверхности Земли сократилось на большей части планеты, а затем частично восстановилось. Эти изменения, связанные с изменением климата, были подробно описаны в обзоре измерений. 

Исследователи давно изучали эту историю, но будущее было совсем другим вопросом. До этого исследования никто четко не определял, где будет подниматься или опускаться солнечный свет на поверхности Земли по мере потепления планеты, в каждом регионе и в каждый сезон.

Практически повсюду действует одна и та же сила, направленная в одном и том же направлении. В теплом воздухе содержится больше водяного пара , и этот пар поглощает часть поступающего солнечного света, прежде чем завершить свой путь до поверхности земли.

Даже при совершенно ясном небе к концу столетия имитируемая поверхность земли получает меньше света, потому что воздушный столб над ней содержит больше влаги. Пар делает это самостоятельно, без необходимости образования облаков.

Действуя в одиночку, пар мгновенно окутал бы всю планету, как полюса, так и тропики. Модели показывают, что в дело вступает нечто иное, что определяет региональных победителей и проигравших.

Над Арктикой и Антарктикой потепление приводит к накоплению в облаках дополнительной жидкой воды. Облака, богатые каплями влаги, становятся ярче и белее, отражая больше солнечного света обратно в космос, прежде чем он достигнет льда.

На полюсах облака и водяной пар тянут в одном направлении, и исследование показало, что их вклад примерно одинаков. Это двойное воздействие приводит к заметному затемнению летом. В северных средних широтах, где расположена большая часть Северной Америки, Европы и Азии, применяется противоположный подход. В этих моделях облачный покров истончается.

«Меньшее количество облаков открывает более свободный путь для солнечного света», — сказал Сонг. Этот дополнительный солнечный свет перевешивает то, что поглощает влажный воздух, поэтому земля в итоге становится светлее.

При самом высоком уровне выбросов сезонные колебания солнечного света на поверхности Арктики сглаживаются примерно на 15 процентов. Яркие летние дни теряют гораздо больше света, чем когда-либо могла бы потерять темная зима.

В этом сценарии сезонные колебания в Антарктиде ослабевают примерно на 7 процентов, в то время как в северных средних широтах происходит обратное смещение. Разница между летним и зимним периодами увеличивается примерно на 2 процента, поскольку дополнительное солнечное сияние в июне и июле расширяет ареал их распространения.

Ничто из этого не гарантируется, поскольку модели расходятся во мнениях относительно точных величин. Однако направление повторяется почти во всех моделях, что убедило команду в устойчивости этой закономерности.

Есть предположение, что изменения произойдут не в 2080 году. Климатические спутники зафиксировали аналогичную картину изменения солнечного света на поверхности Земли за последние два десятилетия – это реальные измерения, а не моделирование.

Команда Сонга интерпретирует эту закономерность как ранний признак изменений, появившихся на десятилетия раньше запланированного срока.

Эта закономерность сохранялась и при сценариях с низким, средним и высоким уровнем выбросов, усиливаясь лишь по мере увеличения потепления. Эффект, который можно наблюдать уже сейчас, а не прогнозировать в отдаленной перспективе, предоставляет исследователям актуальные данные, на основе которых они могут проверять свои прогнозы.

Это также означает, что любой, кто планирует свои действия, исходя из прошлых рекордов солнечного сияния, работает с цифрами, которые уже и так изменяются.

Солнечный свет — крупнейший источник энергии для поверхности Земли, поэтому его перераспределение влияет на всё, что на ней построено. На полюсах потерянный свет приходит летом, как раз в то время, когда тают снег и морской лёд.

Такое совпадение по времени связывает эту работу с полярным усилением, то есть тенденцией полюсов нагреваться быстрее, чем планета в целом. Недавнее исследование показало, что Арктика нагревается почти в четыре раза быстрее, чем в среднем по миру, и энергия, выделяющаяся на поверхности Земли, помогает задавать этот темп.

Новый элемент — это сама карта. Глобальное потепление не сделает мир ярче или ярче равномерно. Это отводит летний свет от полюсов и доставляет больше его в северные средние широты, и борьба между водяным паром и облаками объясняет, почему это происходит. Теперь специалисты по моделированию могут учитывать эти географические особенности при прогнозировании таяния льда, уровня воды в реках и выработки солнечной энергии.