Maan Albedo. Elävä aine lisää auringon säteilyn imeytymistä maan pinnalle, mikä vähentää paitsi maan, myös valtamerten albedoa. Maan kasvillisuus, kuten tiedetään, vähentää merkittävästi lyhytaaltoisen auringon säteilyn heijastumista avaruuteen. Metsien, niittyjen ja peltojen albedo ei ylitä 25%, mutta se määräytyy useammin luvuilla 10 - 20%. Vain tasaisella vedenpinnalla, jossa on suoraa säteilyä ja kosteaa chernozemia (noin 5 %) albedoa on vähemmän, mutta paljas kuivunut maa tai luminen maa heijastaa aina paljon enemmän auringon säteilyä kuin kasvillisuuden suojaamana. Ero voi olla useita kymmeniä prosentteja. Kuiva lumi heijastaa siis 85-95 % auringon säteilystä ja metsä vakaan lumipeitteen ollessa vain 40-45 %.[ ...]

Dimensioton suure, joka kuvaa kappaleen tai kappalejärjestelmän heijastavuutta. A. Heijastavan pinnan elementti - tämän elementin heijastaman säteilyn intensiteetin (vuon tiheyden) suhde (prosentteina) siihen tulevan säteilyn intensiteettiin (vuon tiheyteen). Tämä viittaa hajaheijastukseen; suunnatun heijastuksen tapauksessa ei puhuta A:sta, vaan heijastuskertoimesta. A eroaa. integraali - säteilylle sen koko aallonpituusalueella ja spektri - varten yksittäisiä osia spektri. Katso myös luonnollisen pinnan albedo, maan albedo.[ ...]

MAA ALBEDO. Maapallon (yhdessä ilmakehän kanssa) takaisin maailmanavaruuteen luovuttaman auringon säteilyn prosenttiosuus ilmakehän rajalle saapuvaan auringon säteilyyn. Auringon säteilyn paluu Maan kautta muodostuu heijastuksesta maan pinnalta, ilmakehän suoran säteilyn siroamisesta maailmanavaruuteen (takaisinsironta) ja heijastuksesta pilvien yläpinnalta. A. 3. spektrin näkyvässä osassa (visuaalinen) - noin 40%. Auringon säteilyn integraalivuon integraali (energia) A. 3. on noin 35 %. Ilman pilviä visuaalinen A. 3. olisi noin 15 %.[ ...]

Albedo on arvo, joka kuvaa kehon pinnan heijastavuutta; heijastuneen auringon säteilyvirran suhde (prosentteina) tulevaan säteilyvirtaan.[ ...]

Pinnan albedo riippuu sen väristä, karheudesta, kosteudesta ja muista ominaisuuksista. Vesipintojen albedo auringon korkeudessa yli 60 ° on pienempi kuin maan albedo, koska veteen tunkeutuvat auringonsäteet imeytyvät ja hajoavat suurelta osin siihen.[ ...]

Kaikkien pintojen, ja erityisesti veden, albedo riippuu Auringon korkeudesta: pienin albedo tapahtuu keskipäivällä, suurin - aamulla ja illalla. Tämä johtuu siitä, että Auringon matalalla korkeudella sironneen säteilyn osuus kokonaissäteilyn koostumuksesta kasvaa, mikä heijastuu karkealta pohjapinnalta enemmän kuin suora säteily.[ ...]

ALBEDO on arvo, joka kuvaa minkä tahansa pinnan heijastavuutta. A. ilmaistaan ​​pinnasta heijastuneen säteilyn ja pinnalle tulevan auringon säteilyn suhteena. Esimerkiksi A. chernozem - 0,15; hiekka - 0,3-0,4; keskimääräinen A. Maa - 0,39, Kuu - 0,07.[ ...]

Tässä on eri maaperän, kivien ja kasvillisuuden albedo (%) (Chudnovsky, 1959): kuiva chernozem -14, märkä chernozem - 8, kuiva sierosem - 25-30, märkä sierosem - 10-12, kuiva savi -23, märkä savi - 16, kevät ja keltainen hiekka -1,30-keltainen hiekka -1,0-2-5 6-23, vihreä ruoho -26, kuivattu ruoho -19, puuvilla -20-22, riisi - 12, peruna - 19.[ ...]

Varhaisen plioseenikauden (6 miljoonaa vuotta sitten) maaalbedosta tehdyt huolelliset laskelmat osoittivat, että pohjoisen pallonpuoliskon maanpinnan albedo oli tuolloin 0,060 pienempi kuin nykyinen ja, kuten paleoklimaattiset tiedot osoittavat, tämän aikakauden ilmasto oli lämpimämpi ja kosteampi; Euraasian keski- ja korkeilla leveysasteilla ja Pohjois-Amerikka kasvillisuus erottui rikkaammasta lajikoostumuksesta, metsät miehittivät laajoja alueita, pohjoisessa ne saavuttivat mantereiden rannikot, etelässä niiden raja ylitti nykyaikaisen metsävyöhykkeen rajan etelään.[ ...]

Mittaukset albedomittareiden avulla, jotka sijaitsevat 1-2 metrin korkeudella maan pinnasta, mahdollistavat pienten alueiden albedon määrittämisen. Säteilytasapainon laskennassa käytetyt pitkien osien albedoarvot määritetään lentokoneesta tai satelliitista. Tyypilliset albedo-arvot: märkä maaperä 5-10%, mustamaa 15%, kuiva savimaa 30%, kevyt hiekka 35-40%, peltokasvit 10-25%, ruohopeite 20-25%, metsä - 5-20%, tuore lumi 70-90%; veden pinta suoralle säteilylle 70-80 % auringon ollessa lähellä horisonttia 5 % korkealle auringonvalolle, hajasäteilylle noin 10 %; pilvien yläpinta 50-65 %.[ ...]

Albedon suurin riippuvuus havaitaan luonnollisista pinnoista, joilla hajaheijastuksen ohella havaitaan täydellinen tai osittainen peiliheijastus. Näitä ovat tasainen ja hieman kiihtynyt vedenpinta, jää, haudutuksen peittämä lumi.[ ...]

Ilmeisesti tietyllä yksittäisellä sirontaalbedolla absorptio kasvaa diffuusin säteilyn osuuden ja keskimääräisen sirontakertoimen kasvaessa. Kerrospilvien osalta Auringon zeniittikulman kasvaessa absorptio pienenee (taulukko 9.1), koska pilvikerroksen albedo kasvaa ja ilmeisesti heijastuneen säteilyn keskimääräinen sirontakerroin pienenee sirontaindikaattorin voimakkaan eteenpäin ulottuvan myötä. Tämä tulos on yhdenmukainen laskelmien kanssa. Kummupilvien kohdalla käänteinen suhde on totta, mikä selittyy sillä, että suurilla pilvillä hajasäteilyn osuus kasvaa voimakkaasti. Q=0°:lle pätee epäyhtälö Pst (¿1, zw+1) > РСu, r/+1, mikä johtuu siitä, että kumpupilvien sivuilta tulevalla säteilyllä on keskimäärin pienempi sirontakerroin. = 60°:ssa diffuusin säteilyn keskimääräisen osuuden kasvuun liittyvä vaikutus on voimakkaampi kuin keskimääräisen sirontakertoimen pienenemisen aiheuttama vaikutus, joten käänteinen epäyhtälö on totta.[ ...]

Itsenäistä pikselin approksimaatiota (IPP) käytetään spatiaalisesti keskiarvotetun albedon laskemiseen. Approksimaation tarkoitus on, että kunkin pikselin säteilyominaisuudet riippuvat vain sen pystysuorasta optisesta paksuudesta, eivätkä ne riipu viereisten alueiden optisesta paksuudesta. Tämä tarkoittaa, että jätämme huomiotta äärellisiin pikselimittoihin ja vaakasuuntaiseen säteilyn siirtoon liittyvät vaikutukset.[ ...]

Koko säteilyvuolle on olemassa integraalinen (energia)albedo ja yksittäisille säteilyn spektriosille spektraalinen albedo, mukaan lukien visuaalinen albedo säteilylle spektrin näkyvällä alueella. Koska spektraalinen albedo on erilainen eri aallonpituuksilla, A.E.P. muuttuu auringon korkeuden mukaan säteilyspektrin muutoksen vuoksi. A.E.P.:n vuotuinen kulku riippuu muutoksista alla olevan pinnan luonteessa.[ ...]

Derivaata 911/ dC on kerros- ja kumpupilvien keskimääräisen albedon ero, joka voi olla joko positiivinen tai negatiivinen (ks. kuva 9.5, a).[ ...]

Korostamme, että alhaisilla kosteusarvoilla maan albedo muuttuu jyrkimmin, ja mantereiden kosteuspitoisuuden pienet vaihtelut johtavat merkittäviin albedon ja siten lämpötilan vaihteluihin. Maapallon ilman lämpötilan nousu johtaa sen kosteuspitoisuuden nousuun (lämpimässä ilmakehässä on enemmän vesihöyryä) ja Maailman valtameren vesien haihtumisen lisääntymiseen, mikä puolestaan ​​edistää sademäärää maalla. Mannerten lämpötilan ja kosteuden lisääminen varmistaa luonnollisen kasvillisuuden lisääntyneen kehityksen (esimerkiksi Thaimaan trooppisten sademetsien tuottavuus on 320 senttiä kuivapainoa 1 hehtaaria kohti ja Mongolian aavikkoarojen - 24 senttiä). Tämä myötävaikuttaa maan albedon entisestään vähenemiseen, absorboituneen aurinkoenergian määrä kasvaa, minkä seurauksena lämpötila ja kosteus nousevat edelleen.[ ...]

Pyranometrin avulla voit helposti määrittää myös maanpinnan albedon, ohjaamosta lähtevän säteilyn määrän jne. Teollisuuden valmistamista laitteista suositellaan käytettäväksi M-80 pyranometriä yhdessä GSA-1 osoitingalvanometrin kanssa.[ ...]

Pilvipeitteen vaikutus biosfääriin on monipuolinen. Se vaikuttaa maan albedoon, siirtää vettä merien ja valtamerten pinnalta maahan sateen, lumen, rakeiden muodossa ja myös peittää Maan yöllä peitteenä vähentäen sen säteilyä jäähtymistä.[ ...]

Säteilytasapaino voi vaihdella merkittävästi maan pinnan albedon mukaan, eli heijastuneen ja tulevan auringon valoenergian suhteesta, joka ilmaistaan ​​yksikön murto-osina. Kuivalla lumella ja suolakertymillä on korkein albedo (0,8-0,9); keskimääräiset albedo-arvot - kasvillisuus; pienimmät - vesistöt (säiliöt ja vedellä kyllästetyt pinnat) - 0,1-0,2. Albedo vaikuttaa epätasaisiin kykyihin aurinkoenergia Maan ja sitä ympäröivän ilman erilaatuiset pinnat: navat ja päiväntasaaja, maa ja valtameri, erilaisia ​​osia sushia riippuen pinnan luonteesta jne.[ ...]

Loppujen lopuksi on otettava huomioon sellaiset tärkeät ilmastoparametrit kuin albedo - kosteuden funktio. Esimerkiksi soiden albedo on useita kertoja pienempi kuin aavikon albedo. Ja tämä näkyy selvästi satelliittitiedoista, joiden mukaan Saharan autiomaassa on erittäin korkea albedo. Joten kävi ilmi, että maan kastuessa syntyy myös positiivista palautetta. Kosteus nousee, planeetta lämpenee enemmän, valtameret haihtuvat enemmän, enemmän kosteutta putoaa maalle, kosteus nousee jälleen. Tämä positiivinen suhde tunnetaan klimatologiassa. Ja mainitsin jo toisen positiivisen yhteyden analysoidessaan Kaspianmeren pinnan vaihteluiden dynamiikkaa.[ ...]

Laskennan toisessa versiossa oletettiin, että albedon riippuvuus maan kosteusvarastoista laski 4 kertaa ja sademäärän riippuvuus lämpötilasta laski kaksinkertaiseksi. Kävi ilmi, että tässä tapauksessa yhtälöjärjestelmällä (4.4.1) on myös kaoottisia ratkaisuja. Toisin sanoen kaaoksen vaikutus on merkittävä ja jatkuu useiden hydroilmastojärjestelmän parametrien muutosten aikana.[ ...]

Tarkastellaanpa vielä jääpeitteen vaikutusta. Albedon empiirisen tiedon käyttöönoton jälkeen Budyko lisäsi lämpötilaa säteilyyn yhdistävään yhtälöön termin, joka ottaa huomioon jääpeitteen vaikutuksen epälineaarisen riippuvuuden, joka on itsevahvistusvaikutuksen syy.[ ...]

Moninkertaisella sironnalla on merkittävä rooli pilvien säteilykentän muodostumisessa, joten albedo R ja diffuusi säteilyn siirtyminen (saavuttaa suuret arvot myös niissä pikseleissä, jotka sijaitsevat pilvien ulkopuolella (kuva 9.4, b, d). Pilvien paksuus on erilainen, mikä tässä pilvikentän toteutuksessa heijastaa pilvikentän erillistä säteilyä 03 km:n mukaan. avaruus ja limittyy säteilykenttien kanssa muita pilviä ennen kuin se saavuttaa r-AH-tason, jossa albedo määräytyy. Levittämisen ja päällekkäisyyden vaikutukset tasoittavat albedon riippuvuutta vaakakoordinaateista niin paljon, että monet yksityiskohdat peittyvät ja on vaikeaa visuaalisesti palauttaa todellista kuvaa pilvien jakautumisesta avaruudessa tunnetuista albedoarvoista, koska tämän vaikutuksen voimakkaimmat ovat selvästi näkyvissä tapauksissa a, b4. yllä olevat vaikutukset eivät ole tarpeeksi voimakkaita. Albedo vaihtelee välillä 0,24-0,65 ja sen keskiarvo on 0,33.[ ...]

Johtuen moninkertaisesta sironnasta "ilmakehän alla olevan pinnan" järjestelmässä klo suuria arvoja sironneen säteilyn albedo kasvaa. Taulukossa. 2.9, joka on koottu K. Ya. Kondratievin tietojen mukaan, näyttää hajallaan olevan säteilyvuon arvot Ja pilvettömässä taivaalla ja erilaisia ​​arvoja alla olevan pinnan albedo (/ha = 30°).[ ...]

Toinen selitys liittyy altaisiin. Ne sisältyvät energiataseeseen komplekseina, jotka muuttavat luonnollisen pinnan albedoa. Ja tämä on totta, kun otetaan huomioon suuret säiliöalueet, jotka kasvavat edelleen.[ ...]

Maan pinnalta heijastuva säteily on sen säteilytasapainon tärkein komponentti. Luonnonpintojen integraalinen albedo vaihtelee 4-5 %:sta syvissä vesistöissä yli 50°:n korkeudessa auringon korkeudessa 70-90 %:iin puhtaan kuivan lumen kohdalla. Kaikille luonnollisille pinnoille on ominaista albedon riippuvuus Auringon korkeudesta. Suurimmat muutokset albedossa havaitaan auringonnoususta sen korkeuteen noin 30 % horisontin yläpuolella.[ ...]

Täysin erilainen kuva on niillä spektriväleillä, joissa pilvipartikkelit itse imevät intensiivisesti ja kertasironnaalbedo on pieni (0,5 - 0,7). Koska merkittävä osa säteilystä absorboituu jokaisen sirontatapahtuman aikana, pilvialbedo muodostuu pääosin muutaman ensimmäisen sirontakertoimen seurauksena ja on siksi erittäin herkkä sirontaindikaattorin muutoksille. Kondensaatioytimen läsnäolo ei enää pysty merkittävästi muuttamaan yksittäistä sirontaalbedoa. Tästä syystä 3,75 μm:n aallonpituudella aerosolin indikaattorivaikutus hallitsee ja pilvien spektraalinen albedo kasvaa noin 2-kertaiseksi (taulukko 5.2). Joillakin aallonpituuksilla savuaerosolin absorption aiheuttama vaikutus voi kompensoida tarkasti pilvipisaroiden koon pienenemisestä johtuvan vaikutuksen, eikä albedo muutu.[ ...]

Kuten olemme nähneet, RPMS-menetelmällä on useita haittoja, jotka liittyvät aerosolin vaikutukseen ja tarpeeseen tehdä korjauksia troposfäärin ja alla olevan pinnan albedoon. Yksi menetelmän perusrajoituksista on mahdottomuus saada tietoa ilmakehän osista, joita aurinko ei valaise. Menetelmä, jolla havainnoidaan otsonin luontainen emissio 9,6 μm:n alueella, on vailla tätä puutetta. Teknisesti menetelmä on yksinkertaisempi ja mahdollistaa etämittaukset päivä- ja yöpuoliskolla millä tahansa maantieteellisellä alueella. Tulosten tulkinta on yksinkertaisempaa siinä mielessä, että tarkasteltavana olevan spektrin alueella sirontaprosessit ja suoran auringon säteilyn vaikutus voidaan jättää huomiotta. Ideologisesti tämä menetelmä viittaa klassisia menetelmiä käänteisiä ongelmia satelliittimeteorologia IR-alueella. Tällaisten ongelmien ratkaisun perustana on aiemmin astrofysiikassa käytetty säteilynsiirtoyhtälö. Lavastus ja Yleiset luonteenpiirteet meteorologisen kuulostuksen ongelmat ja ratkaisun matemaattiset näkökohdat sisältyvät K. Ya. Kondratievin ja Yu. M. Timofejevin perusmonografiaan.[ ...]

Koko maan osalta Yhdistynyttä kuningaskuntaa, joka ilmaistaan ​​prosentteina ilmakehän ylärajalle tulevasta auringonsäteilystä, kutsutaan Maan albedoksi tai (Maan) planeetan albedoksi.[ ...]

[ ...]

Totta, vesihöyrypitoisuuden väheneminen tarkoittaa myös pilvisyyden vähenemistä, ja pilvet ovat pääasiallinen tekijä, joka lisää maapallon albedoa tai pienentää sitä, jos pilvisyys vähenee.[ ...]

Tarkempaa tietoa tarvitaan myös valodissosiaatioprosesseista (02, NO2, H2O2 jne.), eli absorption poikkileikkauksista ja kvanttisaannoista sekä aerosolin valonsironta- ja albedon roolista dissosiaatioprosessissa. Auringon spektrin lyhytaaltoosan vaihtelevuus ajan myötä on myös erittäin kiinnostava.[ ...]

On tärkeää huomata, että kasviplanktonilla on suurempi heijastavuus (Lx 0,5) auringon säteilyn aallonpituuksilla L > 0,7 µm kuin lyhyemmällä X (Lx 0,1). Tällainen albedon spektrinen kulku liittyy levien tarpeeseen toisaalta absorboida fotosynteettisesti aktiivista säteilyä (kuva 2.29) ja toisaalta vähentää ylikuumenemista. Jälkimmäinen saavutetaan pitkän aallonpituuden säteilyn kasviplanktonin heijastuksen seurauksena. Voidaan olettaa, että kohdassa 2.2 annetut kaavat soveltuvat myös sellaisten lämpövirtojen parametrien laskemiseen kuin tuleva ja lähtevä säteily, emissiivisyys ja albedo edellyttäen, että Ha:n ja muiden meteorologisten elementtien tiedoilla on myös vaadittu korkeampi aikaresoluutio (eli saadaan lyhyemmällä aika-askelilla).[ ...]

Fysikaalisesti perustellusta oletuksesta, että vesihöyryn pitoisuus kasvaa lämpötilan noustessa, seuraa, että voidaan odottaa vesipitoisuuden nousua, jonka nousu johtaa pilvien albedon kasvuun, mutta sillä on vain vähän vaikutusta niiden pitkäaaltoiseen säteilyyn, lukuun ottamatta cirruspilviä, jotka eivät ole täysin mustia. Tämä vähentää auringon säteilyn aiheuttamaa ilmakehän ja pinnan kuumenemista ja siten lämpötilaa, ja on esimerkki negatiivisesta pilvisäteilyn takaisinkytkemisestä. Tämän takaisinkytkennän parametrin X arvon arviot vaihtelevat laajalla alueella 0 - 1,9 W-m 2-K1. On huomattava, että pilvien fysikaalisten, optisten ja säteilyominaisuuksien riittämättömän yksityiskohtainen kuvaus sekä niiden alueellisen heterogeenisyyden huomiotta jättäminen on yksi tärkeimmistä epävarmuuden lähteistä globaalin ilmastonmuutoksen ongelmaa koskevissa tutkimuksissa.[ ...]

Toinen tekijä, joka on myös jätetty huomiotta, on se, että vapautuva aerosoli voi merkittävästi vaimentaa auringon säteilyä, mikä palauttaa otsonin ilmakehään. Stratosfäärin aerosolipitoisuuden lisääntymisen aiheuttaman albedon nousun pitäisi johtaa lämpötilan laskuun, mikä hidastaa otsonin palautumista. Tässä on kuitenkin tarpeen suorittaa yksityiskohtaiset laskelmat erilaisia ​​malleja aerosoli, koska monet aerosolit absorboivat huomattavasti auringon säteilyä ja tämä johtaa jonkin verran ilmakehän kuumenemiseen.[ ...]

On ennustettu, että ilmakehän CO2-pitoisuuden nousu 60 % nykyisestä tasosta voi aiheuttaa maanpinnan lämpötilan nousun 1,2 - 2,0 °C. Lumipeitteen, albedon ja pintalämpötilan välisen palautteen olemassaolon pitäisi johtaa siihen, että lämpötilan muutokset voivat olla vielä suurempia ja aiheuttaa radikaalin ilmastonmuutoksen planeetalla. arvaamattomia seurauksia.[ ...]

Laskekoon yksittäinen auringon säteilyvuo pilvikerroksen ylärajalle X01-tasossa: ja ср0 = 0 ovat Auringon zeniitti- ja atsimuuttikulmat. Spektrin näkyvällä alueella Rayleigh- ja aerosolivalonsironta voidaan jättää huomiotta; Asetetaan alla olevan pinnan albedo nollaksi, mikä vastaa suunnilleen valtameren albedoa. Tekstissä on erityisesti huomioitu näkyvän auringonsäteilyn kentän tilastollisten ominaisuuksien laskelmat, jotka on suoritettu Lambertin pohjapinnan nollasta poikkeavalla albedolla. Sirontaindikaattori on laskettu Mie-teorian mukaisesti mallipilvelle Cx [1] ja aallonpituudelle 0,69 μm. Pilvikenttä syntyy avaruuden Poisso-pistejoukosta.[ ...]

Epävakauden fyysinen mekanismi on se, että maaperän kosteusvarantojen kertymisnopeus sateesta johtuen ylittää niiden vähenemisnopeuden jokien valumisen vuoksi, ja maan kosteuden lisääntyminen, kuten yllä on esitetty, aiheuttaa maapallon albedon laskun ja sitten toteutuu positiivinen palaute, joka johtaa ilmaston epävakauteen. Pohjimmiltaan tämä tarkoittaa sitä, että maapallo on jatkuvasti alijäähtynyt (jääkauden aikakaudet, ilmaston jäähtyminen) tai ylikuumentunut (ilmaston lämpeneminen ja kosteuttaminen, kasvillisuuden lisääntynyt kehitys - "märkä ja vihreä" maapallo) ..[ ...]

On syytä muistaa, että kasvihuoneilmiön kokonaisuuden ja sen komponenttien arvioiden tarkkuus ei ole vielä ehdoton. Ei ole selvää, miten esimerkiksi vesihöyryn kasvihuonerooli voidaan ottaa tarkasti huomioon, sillä pilvien muodostuessa siitä tulee voimakas tekijä maapallon albedon kasvussa. Stratosfäärin otsoni ei ole niinkään kasvihuonekaasu kuin kasvihuonekaasujen vastainen kaasu, sillä se heijastaa noin 3 % tulevasta auringon säteilystä. Pöly ja muut aerosolit, erityisesti rikkiyhdisteet, vähentävät maan pinnan kuumenemista ja alempi ilmapiiri, vaikka aavikkoalueiden lämpötasapainossa ne toimivat päinvastaisessa roolissa.[ ...]

Joten auringon säteilyn absorptio ja heijastus aerosolihiukkasten kautta johtaa muutokseen ilmakehän säteilyominaisuuksissa, maan pinnan yleiseen jäähdytykseen; vaikuttaa ilmakehän makro- ja meso-mittakaavaiseen kiertoon. Lukuisten kondensaatioytimien ilmaantuminen vaikuttaa pilvien muodostumiseen ja sateeseen; tulee muutos maan pinnan albedossa. Veden haihtuminen valtameristä, kun mantereilta virtaa kylmää ilmaa, aiheuttaa voimakkaita sateita rannikkoalueilla ja mantereilla; myrskyn aiheuttava energialähde on haihtumislämpö.[ ...]

Kolmiulotteisen kuljetusyhtälön ratkaisemisessa käytettiin jaksollisia reunaehtoja, joissa oletetaan, että kerros 0[ ...]

Troposfäärin pintakerros kokee suurimmassa määrin ihmisen aiheuttamaa vaikutusta, jonka päätyyppi on kemiallinen ja terminen ilmansaaste. Ilman lämpötilaan vaikuttaa voimakkaimmin alueen kaupungistuminen. Lämpötilaerot kaupungistuneen alueen ja sitä ympäröivien rakentamattomien alueiden välillä liittyvät kaupungin kokoon, rakennustiheyteen ja synoptisiin olosuhteisiin. Lämpötila on nouseva jokaisessa pienessä ja iso kaupunki. Lauhkean vyöhykkeen suurissa kaupungeissa lämpötilakontrasti kaupungin ja esikaupunkien välillä on 1-3 °C. Kaupungeissa pohjapinnan albedo (heijastuneen säteilyn suhde kokonaismäärään) laskee rakennusten, rakenteiden ja keinotekoisten pinnoitteiden ilmaantumisen seurauksena, auringon säteily imeytyy tähän voimakkaammin ja illan aikana lämpö palaa ilmakehään rakennuksessa. Lämmönkulutus haihduttamiseen vähenee, kun viherviljelmien avomaapeitteiset alueet vähenevät, eikä sadevesiviemärijärjestelmien nopea sateenpoisto mahdollistaa kosteusvarannon muodostumista maaperään ja pintavesistöihin. Kaupunkikehitys johtaa ilman pysähtymisvyöhykkeiden muodostumiseen, mikä johtaa sen ylikuumenemiseen; myös ilman läpinäkyvyys muuttuu kaupungissa teollisuusyritysten ja liikenteen lisääntyneen epäpuhtauspitoisuuden vuoksi. Auringon kokonaissäteily vähenee kaupungissa, samoin kuin vastaantuleva maanpinnan infrapunasäteily, joka yhdessä rakennusten lämmönsiirron kanssa johtaa paikallisen "kasvihuoneilmiön" ilmaantumista, eli kaupunki "peitetään" kasvihuonekaasujen ja aerosolihiukkasten peitolla. Kaupunkien kehityksen vaikutuksesta sademäärä on muuttumassa. Päätekijänä tässä on pohjapinnan sateenläpäisevyyden radikaali heikkeneminen ja verkostojen luominen pintavalumien ohjaamiseksi pois kaupungista. Valtavan poltetun hiilivetypolttoainemäärän merkitys on suuri. Kaupungin alueella lämpimänä vuodenaikana absoluuttisen kosteuden arvot laskevat ja kylmänä vuodenaikana päinvastainen kuva - kaupungissa kosteus on korkeampi kuin kaupungin ulkopuolella.[ ...]

Tarkastellaan joitain monimutkaisten järjestelmien perusominaisuuksia, pitäen mielessä termin "kompleksi" tavanomaisuus. Yksi järjestelmän pääpiirteistä, joka saa meidät pitämään sitä itsenäisenä objektina, on se, että järjestelmä on aina jotain enemmän kuin sen osatekijöiden summa. Tämä johtuu siitä, että eniten tärkeitä ominaisuuksia järjestelmät riippuvat elementtien välisten yhteyksien luonteesta ja lukumäärästä, mikä antaa järjestelmälle mahdollisuuden muuttaa tilaansa ajan myötä, reagoida varsin erilaisiin ulkoisista vaikutuksista. Erilaiset liitokset tarkoittaa, että on olemassa eri "painoisia tai vahvuuksia" olevia liitoksia; lisäksi järjestelmässä syntyy erilaisia ​​toiminnan merkkejä sisältäviä palautteita - positiivisia ja negatiivisia. Positiivisen palautteen avulla yhdistetyt elementit tai alijärjestelmät pyrkivät, elleivät muut yhteydet rajoita niitä, vahvistamaan toisiaan, mikä luo järjestelmään epävakautta. Esimerkiksi maapallon keskilämpötilan nousu johtaa napa- ja napojen sulamiseen vuoren jäätä, vähentää albedoa ja absorboi enemmän auringosta tulevaa energiaa. Tämä aiheuttaa lämpötilan nousun entisestään, jäätiköiden - Auringon säteilyenergian heijastajien jne. - pinta-alan nopeutetun pienenemisen. Ilman lukuisia muita planeetan pinnan keskilämpötilaan vaikuttavia tekijöitä Maa voisi olla olemassa vain joko "jäisenä", joka heijastaa lähes kaiken auringon säteilyn, tai kuumana, kuten Venus, eloton planeetta.

Arktinen alue kokee ilmaston lämpenemisen vaikutukset kaksi kertaa nopeammin kuin muu planeetta

Perääntyvät jäätiköt eivät ainoastaan ​​tarjoa pääsyä arvokkaisiin mineraaleihin ja uusiin merireitteihin, vaan aiheuttavat myös vakavia vaaroja. Kuka tästä hyötyy ja mitkä ovat näiden ilmastonmuutosten riskit?

Grönlannin jäätiköllä seisoessa käy selväksi, miksi levoton moderni mies niin kunnioittaa villieläimiä. Minne katsotkaan, jää on katseenvangitsija, joka on puristettu ja hiottu ainutlaatuisen luonnonvoimien yhdistelmän avulla.

Hopean ja taivaansinisiä jääharjuja, jääkummuja ja muita jäätyneitä luomuksia voidaan tarkkaan tarkkailla puhdas ilma Arktinen. Suuret jäätiköt tuovat järjestystä jäisten rakennusten joukkoon laskeutuen puoliksi jäätyneeseen mereen.

Jäähattu on edelleen paikoillaan, jäätyen suuttumuksensa vuoksi. Ei hengitystä, ei moottorin ääntä, ei linnunlaulua. Ei melua. Melun sijaan - sen täydellinen puuttuminen. Tunnet sen painetta temppeleissäsi ja, jos kuuntelet, kuin aaveen karjuntaa. Jääpeite on edelleen synonyymi luonnonvoimalle sukupolvien jäätyneiden viiksisten eurooppalaisten tutkimusmatkailijoiden ajan.

Arktinen alue on yksi vähiten tutkituista paikoista maailmassa. Tämä on viimeinen villi paikka. Jopa sen merien ja jokien nimet ovat vähän tunnettuja, vaikka monet niistä ovat melko suuria. Jenisei ja Lena - jokainen heistä kantaa lisää vettä merellä kuin Mississippi tai Niili.

Grönlanti, maailman suurin saari, on kuusi kertaa Saksan kokoinen. Sen väkiluku on kuitenkin vain 57 000, enimmäkseen inuiteja, jotka ovat hajallaan pienissä rannikkoyhteisöissä.

Kaiken kaikkiaan arktisella alueella - jota karkeasti määrittelee napapiiri, jossa on vähän yhtenäistä aluetta etelässä - asuu vain 4 miljoonaa ihmistä, joista noin puolet asuu muutamissa surullisissa post-neuvostoliiton jälkeisissä kaupungeissa, kuten Murmanskissa ja Magadanissa. Muualla alueella, mukaan lukien suuri osa Siperiasta, Pohjois-Alaska, Pohjois-Kanada, Grönlanti ja Pohjois-Skandinavia, on hyvin vähän ihmisiä. Alue ei kuitenkaan ole läheskään koskematon.

Pikakelaus eteenpäin

Maailman lämpökartta, joka on värikoodattu lämpötilan muutoksille, maalaa arktisen kirkkaan viininpunaiseksi. Vuodesta 1951 lähtien se on lämmennyt noin kaksi kertaa nopeammin kuin maailmassa keskimäärin. Tänä aikana lämpötila nousi Grönlannissa 1,5 °C, kun se maailmanlaajuisesti noin 0,7 °C. Tämän epäjohdonmukaisuuden odotetaan jatkuvan.

Maapallon lämpötilan nousu 2 °C - mikä näyttää väistämättömältä kasvihuonekaasupäästöjen kasvaessa jatkuvasti - tarkoittaa 3-6 °C:n lämpenemistä arktisella alueella.

Lähes kaikki arktiset jäätiköt ovat vetäytyneet. Alkukesän lumen peittämän arktisen alueen pinta-ala on pienentynyt lähes viidenneksellä vuodesta 1966.

Jäämerellä on kuitenkin käynnissä suurimmat muutokset. 1970-, 80- ja 90-luvuilla minimimäärät napajää vähenee noin 8 % joka vuosikymmen. Vuonna 2007 merijää murtui, ja se sulaa kesällä 4,3 miljoonaan neliömetriin. km. (1,7 miljoonaa neliökilometriä), vain puolet 1960-luvun keskiarvosta ja 24 % vähemmän kuin edellinen vuonna 2005 asetettu vähimmäismäärä. Tämä vapautti jäästä - ensimmäistä kertaa ihmiskunnan historiassa - niin sanotun läntisen väylän, merireitin Kanadan arktisen saariston 36 tuhannen saaren läpi.

Tutkijat yrittävät selittää tätä sanomalla, että vuonna 2007 kaikki luonnollisen vaihtelun voimat, mukaan lukien lämmin sää, selkeä taivas ja lämpimiä virtoja, rivissä tehostamaan kauden sulamista. Mutta viime vuonna ei ollut niin ihmeellisiä olosuhteita: se oli arktisen alueen tavallinen vuosi. Ja volyymit merijäätä pienennetty lähes samaan kokoon.

Ei ole vakavaa epäilystäkään, mikä on lämpenemisen tärkein syy. Arktisella alueella, kuten muuallakin planeetalla, tämä johtuu lisääntyneistä kaasupäästöistä ilmakehään, jotka sitovat lämpöä, pääasiassa hiilidioksidi vapautuu fossiilisten polttoaineiden palamisen yhteydessä. Kun ilmapiiri häviää vähemmän auringon lämpöä, hän ylikuumenee - tämä fyysinen vaikutus ruotsalainen tiedemies Svante Arrhenius ennusti vuonna 1896. Mutta miksi arktinen alue lämpenee nopeammin kuin muualla?

Mieti ensin, kuinka herkkä lämpötilalle arktinen alue on sijainnistaan ​​johtuen. Molemmilla pallonpuoliskoilla ilmastojärjestelmät on suunniteltu kanavoimaan lämpöä kaksoisekvaattorilta jäätyville navoille. Mutta pohjoisessa tällainen vaihto on paljon tehokkaampaa. Tämä johtuu osittain Euroopan, Aasian ja Amerikan korkeista vuoristoista, jotka auttavat sekoittamaan lämpimän ja kylmän rintaman, aivan kuten lohkareet ohjaavat veden ulosvirtausta purossa. Etelämantereen, jota ympäröivät laajat eteläiset meret, ilmakehä sekoittuu paljon vähemmän.

Arktista aluetta ympäröivät maa-alueet estävät myös napavaltamerten normaalin kierron sen ympärillä, kuten Etelämantereen ympärillä. Sen sijaan arktisten maiden massojen välillä tapahtuu jättimäistä kylmän ja kuuman vesimassojen vaihtoa pohjoisesta etelään: Tyyni valtameri valuu Beringin salmen läpi Siperian ja Alaskan välillä ja Atlantin läpi Framin salmen läpi Grönlannin ja Norjan Huippuvuorten saariston välillä.

Tämä pitää keskimääräisen vuotuisen lämpötilan korkealla arktisella alueella (maan ja meren pohjoiset reunat) suhteellisen kuumana -15 °C:ssa, ja suurin osa muusta arktisesta alueesta lähellä sulamispistettä suurimman osan vuodesta. Pienelläkin lämpenemisellä voi olla merkittävä vaikutus alueen ekosysteemeihin.

Myös Etelämanner lämpenee, mutta vuotuisen keskilämpötilan ollessa -57 °C kestää useammin kuin muutama kuuma kesä ennen kuin se tulee ilmi.

Albedo-efekti

Tehokas pohjois-etelä-ilman sekoittuminen voisi myös edistää arktisen alueen lämpenemistä. Pohjoisesta puhaltavat tuulet kuljettavat mukanaan saasteita, mukaan lukien Euroopan ja Aasian putkista tulevaa nokea, ja tällä on voimakas vaikutus lumen lämpötilan nousuun.

Viime vuosikymmeninä on myös lisääntynyt elohopean, hiilen palamisen sivutuotteen, määrä eskimoiden syömien beluga-valaiden, mursujen ja jääkarhujen kudoksissa. Tämä on toinen syy, miksi arktinen alue ei ole neitsyt.

Mutta pääsyy arktisen alueen lämpenemisen tehostaminen on vaalean lumen ja jään korvaaminen tummalla maalla tai vedellä. Koska tummat pinnat imevät enemmän lämpöä kuin vaaleat, tämä aiheuttaa paikallista lämpenemistä, mikä aiheuttaa enemmän lumen ja jään sulamista, mikä puolestaan ​​vapauttaa enemmän tummaa maata ja vettä ja niin edelleen.

Niin kutsutulla albedoilmiöllä on voimakkaammat positiiviset palautevaikutukset kuin useimmat tutkijat odottivat. Useimmat ilmastonmuutosmallit ennustavat, että Jäämeri voi olla vapaa jäästä kesällä ennen tämän vuosisadan loppua. Geophysical Research Letters -lehdessä vuonna 2009 julkaistu tutkimus viittaa siihen, että tämä voisi tapahtua ennen vuotta 2037. Jotkut uskovat nyt, että se on vieläkin aikaisemmin.

On vaikea yliarvioida, kuinka dramaattisia seurauksia tästä tulee. Voi olla, että sen jälkeen, kun Amerikan valtavia metsiä raivattiin 1800-luvulla, tai ehkä Kiinan ja Länsi-Euroopan majesteettisten metsien tuhoutumisen jälkeen tuhat vuotta sitten, maailma ei ole vielä nähnyt niin hämmästyttäviä muutoksia. ympäristöön. Seuraukset arktisille ekosysteemeille ovat ratkaisevia.

Kun muinaiset jääesteet katoavat, arktiset rannikot kuluvat; osa Alaskan maa-alueesta väistyy 14 metriä (45 jalkaa) vuodessa. Asuinrakenteet, kuten uima-altaat sulattaa vettä monivuotisella jäällä, vähenevät. Jotkut pitkälle erikoistuneet arktiset lajit kuolevat todennäköisesti sukupuuttoon, kun niiden levinneisyysalue kutistuu ja eteläiset lajit tulevat tilalle. Muut kukoistavat.

Ensimmäiset merkit tästä biologisesta rakennemuutoksesta ovat jo ilmeisiä. Puhtaasti arktisilla lajeilla, mukaan lukien jääkarhu, on vaikea elämä. Troolarit pyytävät yhä enemmän alueelle uusia lajeja, kuten makrillia ja turskaa. Arktisen alueen muutosten seuraukset tuntuvat kuitenkin kauas sen rajojen ulkopuolella.

Merijäätiköiden sulaminen ei vaikuta globaaliin merenpintaan, kun jää kelluu ja syrjäyttää omaa merivesimassaansa. Mutta jäätiköiden sulamisella on vaikutusta, ja arktinen alue on jo menettämässä jääkertymiä nopeasti.

Grönlannin jääpeite menettää noin 200 gigatonnia jäätä vuodessa, mikä riittää tarjoamaan vettä miljardeille ihmisille. Pienemmät arktiset jääpeitteet ja jäätiköt yhdessä menettävät saman verran. Jo ennen kuin se oli selvä, hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli (IPCC) ennusti merenpinnan nousevan 59 cm tällä vuosisadalla. Kun otetaan huomioon, mitä pohjoisessa tapahtuu, monet pitävät näitä odotuksia nyt liian vaatimattomina.

Pelätään, että sulaneen arktisen veden virtaus voisi häiritä maailman valtamerten voimakkaita "kiertokulkureittejä", lämpimien trooppisten ja kylmien napavesien vaihtoa. Tätä on tapahtunut ennenkin, vähintään seitsemän kertaa viimeisen 60 tuhannen vuoden aikana, ja tätä on vältettävä.

Mutta viimeaikaiset todisteet viittaavat siihen, että tällainen katastrofi ei ole väistämätön. Toinen ongelma - arktisen alueen sulaminen voi vapauttaa valtavia määriä hiilidioksidia ja metaania - on käymässä selväksi. Tämäkin tapahtui jo noin 55 000 vuotta sitten, mikä johti maailmanlaajuiseen lämpötilan nousuun 5 °C useiden tuhansien vuosien aikana.

Tällaisia ​​riskejä on vaikea jäljittää, kunnes ne ovat liian vaarallisia. Monet arktisen alueen muutostekijät, mukaan lukien lumen sulamisnopeudet ja jäätiköiden vetäytyminen, ovat edelleen historiallisen vaihtelun sisällä.

Se, että nämä muutokset johtuvat ihmisen toiminnasta, on kuitenkin ennennäkemätöntä ja aiheuttaa valtavaa epävarmuutta siitä, kuinka nopeasti ne tapahtuvat. Niiden, jotka ovat taipuvaisia ​​unohtamaan riskejä, on syytä huomata, että vieläkin äärimmäisemmät lämpenemisennusteet arktisilla alueilla jäävät jäljessä siitä, mitä todellisuudessa tapahtui.

Pohjoisen rikkaudet

Pitkällä aikavälillä jään sulaminen pohjoisessa voi aiheuttaa tuhoisia vaikutuksia. Mutta paradoksaalista kyllä, yksikään arktisista lajeista ei hyödy tästä yhtä paljon kuin sen aiheuttaja: ihminen.

Merijäätiköiden katoaminen voi merkitä viimeisen eskimokulttuurin loppua. Suuri lämpeneminen voi kuitenkin tehdä monet ihmiset rikkaita.

Jäätyneen tundran vetäytyessä pohjoiseen suuret arktiset alueet tulevat soveltuviksi Maatalous. Aikaisempi arktinen kevät voisi lisätä kasvintuotannon 25 %. Näin Grönlannin ihmiset voivat kasvattaa enemmän kuin nyt kasvattamansa 100 tonnia perunaa.

Myös monia muita arvokkaita materiaaleja tulee yhä enemmän saataville. Arktinen alue on jo nyt loistava louhintalähde, mukaan lukien sinkki Alaskassa, kulta Kanadassa, rauta Ruotsissa ja nikkeli Venäjällä, ja monet muut odottavat louhintaa.

Arktisella alueella on myös paljon öljyä ja kaasua. Malminetsintälupia myönnetään tällä hetkellä koko alueella Yhdysvalloissa, Kanadassa, Grönlannissa, Norjassa ja Venäjällä.

ExxonMobil hyväksyi 18. huhtikuuta sopimuksen ehdot venäläinen yritys Rosneft investoi jopa 500 miljardia dollaria offshore-varojen kehittämiseen, mukaan lukien Venäjän arktinen alue. Öljy-yhtiöt eivät halua puhua siitä, mutta se viittaa muihin arktisen sulamisprosessin myönteisiin vaikutuksiin. Ilmastonmuutos fossiilisten polttoaineiden polttamisesta mahdollistaa arktisen alueen hiilivetyjen lisäämisen, jotka sitten poltetaan.

Nämä uudet teollisuudenalat arktisella alueella eivät ilmesty yhdessä yössä. Pohjoisessa on vielä paljon jäätiköitä työskenneltävänä poikkeuksellisen kovina ja kalliina, 24/7 yöt ja arktiset syklonit tekevät siitä entistä vaikeampaa.
Useimmat nykyaikaiset etsintätyöt eivät todennäköisesti johda hiilivetyjen tuotantoon. Ainakin seuraavan kymmenen vuoden aikana. Mutta ajan myötä se tapahtuu. Hinta on loistava ja öljy-yhtiöt ja arktisten maiden hallitukset ovat valmiita maksamaan sen.

Vähän ennen ExxonMobilin ja Rosneftin välisen sopimuksen allekirjoittamista Venäjän presidentti Vladimir Putin ilmoitti suunnitelmistaan ​​tehdä ulkomaalaisten houkuttelevammaksi sijoittaa Venäjän offshore-energiasektoriin.

"Offshore-varannot, erityisesti arktisella alueella, ovat liioittelematta strateginen reservi 2000-luvulla", hän sanoi.

1900-luvun alkupuoliskolla arktinen alue oli lyhin reitti Venäjän ja Amerikan välillä ydinsodan todennäköisin teatteri, ja jotkut näkevät sen kehityksessä uuden konfliktin mahdollisuuden. Venäjä ja Kanada, pinta-alaltaan arktisen alueen kaksi suurinta maata, ruokkivat tätä pelkoa: arktinen alue ruokkii kiivaa kansallismielisyyttä molemmissa maissa.

Arktisen alueen kahdeksasta maasta osa pohjoisten alueidensa militarisoimista on toteuttamassa. Norja muutti sotilaskeskuksensa arktiseen Reitaniin vuonna 2009. Venäjä korvaa ja modernisoi kuusi ydinvoimalla toimivaa jäänmurtajaansa sekä tiettyjä osia siviiliinfrastruktuuristaan ​​turvallisuusnäkökohdat huomioiden. Erikoisraporttimme kuitenkin viittaa siihen, että arktisten konfliktien varoitukset, kuten ilmasto, ovat ylikuumeneneita.

Arktinen alue ei ole kenenkään maata. Toisin kuin Etelämanner, jota hallitsee kansainvälinen sopimus, suurin osa siitä on rajattu. Alueen puolen tusinasta aluekiistasta ehkä suurin on Yhdysvaltojen ja Kanadan välinen kiista Luoteisväylän asemasta. Nämä kaksi maata eivät mene sotaan. Ja suurin osa arktisista maista on Naton jäseniä.

Arktisen alueen sulamisella on kuitenkin geostrategisia vaikutuksia sen lisäksi, että resurssirikkaiden maiden sallitaan rikastua. Uusien kauppareittien avaamisen mahdollisesti tuhoisa vaikutus on ilmeinen. Navigointi pitkin Siperian rannikkoa pitkin koillisväylää eli Northern Sea Route (NSR), kuten venäläiset ja merimiehet sitä kutsuvat, lyhentää etäisyyttä Länsi-Eurooppa Ja Itä-Aasia noin kolmanneksella. Ylitys on tällä hetkellä avoinna neljä tai viisi kuukautta vuodessa ja sen käyttö lisääntyy.

Vuonna 2010 vain neljä alusta käytti NSR:ää, viime vuonna niitä oli jo 34 molempiin suuntiin, mukaan lukien tankkerit, kylmäalukset kalalla ja jopa risteilyalus.

Suurimmat Aasian viejät ovat Kiina, Japani ja Etelä-Korea- investoivat jo tai suunnittelevat tekevänsä jäänmurtolaivojen rakentamiseen. Venäjälle, jolla on suuria suunnitelmia merireitin sekä jälleenlaivauskeskusten ja muun infrastruktuurin kehittämiseksi, tämä on kaksinkertainen siunaus. Tämä auttaa sitä tarjoamaan markkinoille arktisia luonnonvaroja nopeammin, ja NSR:n käytön lisääntyessä monipuolistaa talouttaan hiilivedyistä riippuvaisena.

Tässä asiassa on olemassa kiistan tai sodan vaara, joka vaatii ratkaisua. Se, mikä on hyväksi Venäjälle, ei välttämättä ole hyväksi Egyptille, joka ansaitsi viime vuonna yli 5 miljardia dollaria liikennöimällä Suezin kanavaa, vaihtoehtoista itä-länsi-laivausreittiä.

On siis erittäin hyvä, että aluekerhon, Arktisen neuvoston työ on lupaavaa.

Mutta kuinka sovittaa yhteen arktisen sulamisen aiheuttamat ympäristöriskit sen tuomien taloudellisten mahdollisuuksien kanssa? Kutistuvat merijäätiköt ovat käsien työn tulosta, aivan kuten preeriaten kyntäminen. Siitä voi olla jopa hyötyä. Mutta kustannukset ovat myös valtavat. Ainutlaatuiset ekosysteemit ja monet luontotyypit katoavat ympäristön muuttuessa. Syynä tähän on maailmanlaajuinen saastuminen, ja myös sen riskit ovat globaaleja. Arktinen alue, joka ei enää näytä niin kaukaiselta ja loukkaamattomalta, on noussut voimakkaaksi ihmisiän symboliksi.

Maan pinnalle tuleva auringon kokonaissäteily heijastuu osittain siitä ja häviää sen kautta - näin on heijastunut säteily (Rk), se muodostaa noin 3 % kaikesta auringon säteilystä. Loput säteilystä imeytyy yläkerros maaperää tai vettä ja sitä kutsutaan absorboitunut säteily(47 %). Se toimii energianlähteenä kaikille ilmakehän liikkeille ja prosesseille. Heijastumisen määrä ja vastaavasti auringon säteilyn absorptio riippuu pinnan eli albedon heijastavuudesta. Pintaalbedo on heijastuneen säteilyn suhde kokonaissäteilyyn ilmaistuna yksikön murto-osana tai prosentteina: A \u003d R k / Q ∙ 100 %.Heijastunut säteily ilmaistaan ​​kaavalla R k = Q∙A, loput imeytyvät Q–R k tai (Q (1–A), missä 1- A - absorptiokerroin ja A lasketaan yksikön murto-osina.

Maan pinnan albedo riippuu sen ominaisuuksista ja kunnosta (väri, kosteus, karheus jne.) ja vaihtelee suuresti erityisesti lauhkeilla ja subpolaarisilla leveysasteilla vuodenaikojen vaihtelun vuoksi. Tuoreen lumen korkein albedo on 80-90%, kuivassa kevyessä hiekassa - 40%, kasvillisessa - 10-25%, märässä chernozemissa - 5%. Napa-alueilla korkea luminen albedo kumoaa kesäpuoliskon aikana saatujen suurten kokonaissäteilyarvojen edun. Veden pintojen albedo on keskimäärin pienempi kuin maan, koska vedessä säteet tunkeutuvat syvemmälle ylempään kerrokseen kuin maaperässä, ne hajaantuvat sinne ja imeytyvät. Samalla auringonvalon tulokulmalla on suuri vaikutus veden albedoon: mitä pienempi se on, sitä suurempi heijastavuus. Pelkän säteiden esiintymisen vuoksi veden albedo on

et 2-5%, pienissä kulmissa - jopa 70%. Yleisesti ottaen maailman valtameren pinnan albedo on alle 20%, joten vesi imee jopa 80% auringon kokonaissäteilystä, mikä on voimakas lämmönvaraaja maan päällä.

Myös albedon jakautuminen eri leveysasteilla on mielenkiintoinen. maapallo ja eri vuodenaikoina.

Albedo kasvaa yleensä matalilta korkeille leveysasteille, mikä liittyy pilvisyyden lisääntymiseen niiden päällä, napa-alueiden lumen ja jään pinnassa sekä auringonsäteiden tulokulman pienenemiseen. Samanaikaisesti päiväntasaajan leveysasteilla näkyy paikallinen albedomaksimi suuren takia

pilvisyys ja minimit trooppisilla leveysasteilla ja niiden vähimmäispilvisyys.

Albedon vuodenaikojen vaihtelut pohjoisella (manner-) pallonpuoliskolla ovat merkittävämpiä kuin eteläisellä, koska se reagoi akuutimmin vuodenaikojen vaihteluihin luonnossa. Tämä on erityisen havaittavissa lauhkeilla ja subpolaarisilla leveysasteilla, joilla albedo laskee kesällä vihreän kasvillisuuden vuoksi ja lisääntyy talvella lumipeitteen vuoksi.

Maan planetaarinen albedo on avaruuteen lähtevän "käyttämättömän" lyhytaaltosäteilyn (kaikki heijastuneen ja osittain hajallaan) suhde kaikki yhteensä auringon säteily saavuttaa maan. Sen on arvioitu olevan 30 prosenttia.

Pitkän aikavälin albedotrendi on suunnattu jäähtymiseen. Takana viime vuodet satelliittimittaukset osoittavat lievää suuntausta.

Muutos Maan albedossa on mahdollinen voimakas vaikutus ilmastosta. Kun albedo eli heijastuskyky lisääntyy, enemmän auringonvaloa heijastuu takaisin avaruuteen. Tällä on viilentävä vaikutus maapallon lämpötiloihin. Päinvastoin, albedon väheneminen lämmittää planeettaa. Vain 1 %:n albedon muutos antaa 3,4 W/m2 säteilyvaikutuksen, joka on verrattavissa CO2:n kaksinkertaistumiseen. Miten albedo on vaikuttanut maapallon lämpötiloihin viime vuosikymmeninä?

Albedotrendit 2000 asti

Maan albedon määräävät useat tekijät. Lumi ja jää heijastavat valoa hyvin, joten sulaessaan albedo laskee. Metsillä on albedo matalampi kuin avoimilla alueilla, joten metsien hävittäminen lisää albedoa (määräämme, että kaikkien metsien tuhoaminen ei pysähdy ilmaston lämpeneminen). Aerosoleilla on suora ja epäsuora vaikutus albedoon. Suora vaikutus on auringonvalon heijastuminen avaruuteen. Epäsuora vaikutus on aerosolihiukkasten toiminta kosteuden tiivistymiskeskuksina, mikä vaikuttaa pilvien muodostumiseen ja elinikään. Pilvet puolestaan ​​​​vaikuttavat maapallon lämpötiloihin monin tavoin. Ne viilentävät ilmastoa heijastamalla auringonvaloa, mutta voivat myös lämmittää pidättämällä lähtevän infrapunasäteilyn.

Kaikki nämä tekijät tulee ottaa huomioon, kun lasketaan yhteen ilmastoa määräävät säteilyvoimat. Maankäytön muutos lasketaan viljelymaan ja laitumen koostumuksen muutoksista tehdyistä historiallisista rekonstruktioista. Havainnot satelliiteista ja maasta mahdollistavat aerosolien ja pilvialbedon tason suuntausten määrittämisen. Voidaan nähdä, että pilvi albedo on vahvin tekijä monenlaisia albedo. Pitkän aikavälin trendi on kohti jäähtymistä, vaikutus on -0,7 W/m2 vuosina 1850-2000.

Kuva 1 Keskimääräinen vuotuinen kokonaissäteilypakote(IPCC:n AR4:n luku 2).

Albedotrendit vuodesta 2000.

Yksi tapa mitata Maan albedo on Kuun tuhkavalo. Tämä on auringonvaloa, joka heijastuu ensin Maasta ja sitten heijastuu takaisin Maahan yöllä Kuusta. Big Bear Solar Observatory on mitannut Kuun tuhkan valoa marraskuusta 1998 lähtien (joita mittauksia tehtiin myös vuosina 1994 ja 1995). Kuva 2 esittää albedon muutoksia satelliittidatan rekonstruktiosta (musta viiva) ja kuun tuhkavalomittauksista (sininen viiva) (Palle 2004).

Kuva 2 ISCCP-satelliittidatasta rekonstruoidun albedon muutokset (musta viiva) ja muutokset kuun tuhkan valossa (musta viiva). Oikealla pystyasteikko näyttää negatiivisen säteilypakotteen (eli jäähdytyksen) (Palle 2004).

Kuvan 2 tiedot ovat ongelmallisia. Musta viiva, ISCCP-satelliittidatan rekonstruointi" on puhtaasti tilastollinen parametri ja sillä on vähän fyysistä aistia, koska se ei ota huomioon epälineaarisia suhteita pilven ja pinnan ominaisuuksien ja planeetan albedon välillä, eikä se sisällä aerosolialbedon muutoksia, kuten Pinatubo-vuoren tai ihmisen aiheuttamien sulfaattipäästöjen aiheuttamia muutoksia.(Todellinen ilmasto).

Vielä ongelmallisempi on vuoden 2003 tienoilla oleva albedon huippu, joka näkyy kuun sinisessä tuhkan valoviivassa. Se on vahvasti ristiriidassa satelliittitietojen kanssa, jotka osoittavat tällä hetkellä lievää trendiä. Vertailun vuoksi voimme muistaa Pinatubon purkauksen vuonna 1991, joka täytti ilmakehän aerosolilla. Nämä aerosolit heijastivat auringonvaloa ja loivat negatiivisen säteilyvoiman 2,5 W/m2. Tämä on laskenut maapallon lämpötilaa rajusti. Tuhkavalodata osoitti silloin lähes -6 W/m2 altistuksen, jonka olisi pitänyt merkitä vielä suurempaa lämpötilan laskua. Vastaavia tapahtumia ei tapahtunut vuonna 2003. (Wielicki 2007).

Vuonna 2008 eron syy selvisi. Big Bear Observatory asensi uuden teleskoopin mittaamaan Kuun tuhkavaloa vuonna 2004. Uusilla parannetuilla tiedoilla he kalibroivat uudelleen vanhat tietonsa ja tarkensivat albedoestimaattejaan (Palle 2008). Riisi. 3 näyttää vanhat (musta viiva) ja päivitetyt (sininen viiva) albedoarvot. Vuoden 2003 poikkeava huippu on kadonnut. Albedon kasvutrendi vuodesta 1999 vuoteen 2003 on kuitenkin säilynyt.

Riisi. 3 Maan albedon muutos kuun tuhkavalon mittausten mukaan. Musta viiva on albedon muutokset vuoden 2004 julkaisusta (Palle 2004). Sininen viiva - päivitetyt albedon muutokset parannetun data-analyysimenettelyn jälkeen, sisältää myös dataa pidemmältä ajalta (Palle 2008).

Kuinka tarkasti albedo määritetään kuun tuhkan valon perusteella? Menetelmä ei ole laajuudeltaan globaali. Se vaikuttaa noin kolmannekseen maapallosta kussakin havainnossa, jotkut alueet jäävät aina "näkymättömiksi" havaintopaikalta. Lisäksi mittaukset ovat harvinaisia ​​ja ne tehdään kapealla aallonpituusalueella 0,4-0,7 µm (Bender 2006).

Sitä vastoin satelliittidata, kuten CERES, on maailmanlaajuinen mittaus Maan lyhytaaltosäteilystä, mukaan lukien kaikki pinnan ja ilmakehän ominaisuuksien vaikutukset. Tuhkavalomittauksiin verrattuna ne kattavat laajemman alueen (0,3-5,0 µm). CERES-tietojen analyysi ei osoita pitkän aikavälin albedon trendiä maaliskuusta 2000 kesäkuuhun 2005. Vertailu kolmeen riippumattomaan tietojoukkoon (MODIS, MISR ja SeaWiFS) osoittaa "merkittävän sopivuuden" kaikille neljälle tulokselle (Loeb 2007a).

Riisi. 4 Kuukausittaiset muutokset keskimääräisessä CERES SW TOA -vuossa ja MODIS-pilviosuudessa ().

Albedo on vaikuttanut maapallon lämpötiloihin - lähinnä jäähtymisen suuntaan pitkän aikavälin trendissä. Viimeaikaisten suuntausten perusteella tuhkavalotiedot osoittavat albedon nousun vuodesta 1999 vuoteen 2003, mutta vuoden 2003 jälkeen on tapahtunut vain vähän muutoksia. Satelliitit eivät ole juurikaan muuttuneet vuoden 2000 jälkeen. Albedon muutosten aiheuttama säteilyvoima on ollut vähäistä viime vuosina.