К 2100 году океаны останутся без облаков из-за роста концентрации углекислого газа

Облака охлаждают поверхность Земли, так как отражают солнечный свет, поэтому они важны для регуляции температуры земной поверхности. Слоисто-кучевые облака похожи на хлопья или пластины и, как правило, выстраиваются в серые гряды с небольшими просветами или вовсе без них. Этот вид облаков образуется на высоте 0,6—1,5 километра и покрывает около 20% площади океанов в зоне низких широт, преобладая в восточных их частях, например у берегов Калифорнии или Перу.

Ключевые процессы формирования и динамики слоисто-кучевых облаков проходят в масштабе десятков метров или меньше. Однако современные климатические модели учитывают только атмосферные процессы, происходящие в масштабах десятков километров. В таких моделях слоисто-кучевые облака просто включают в параметр температуры или влажности, что делает модель неточной.

Поэтому в новом исследовании сотрудники Калифорнийского технологического университета (Пасадена) решили построить более точную модель. Они прибегли к так называемому методу крупных вихрей (Large Eddy Simulation, LES), который используется при моделировании турбулентности и в динамике жидкостей.

С помощью этого метода ученые смогли достоверно симулировать состояние слоев атмосферы, содержащих слоисто-кучевые облака, в определенных областях и просчитать их динамику на необходимом масштабе в десятки метров. В модели учитывались состояния атмосферы, характерные для лета в субтропических регионах, а также разная концентрация углекислого газа в атмосфере.

В результате симуляции получилось, что по мере увеличения концентрации CO₂ температура поверхности планеты росла, как и в использующихся сейчас климатических моделях. Облачный покров оставался стабильным, но количество воды в нем слегка снижалось. Однако в том случае, когда концентрация СО₂ превышала 1200 миллионных долей, граница слоисто-кучевых облаков становилась нестабильной и разбивалась на отдельные облака.

Такая ситуация еще больше обострит глобальное потепление, так как лишенная тени земная поверхность начнет нагреваться еще сильнее. По подсчетам климатологов, при концентрации 1200 миллионных долей углекислого газа она вырастет на 8, а в некоторых регионах даже на 10 градусов (с 26,85 °C до 36,85 °C). Надо отдельно отметить, что облачный покров в этой модели восстанавливается только тогда, когда концентрация газа падает ниже 300 миллионных долей, то есть на 25% ниже, чем сейчас.

Эта модель может решить давнюю загадку в палеоклиматологии. Геологические данные показывают, что во время эоцена (около 50 миллионов лет назад) в Арктике не было морозов, там даже обитали крокодилы. Однако, согласно существующим климатическим моделям, чтобы нагреть Арктику до такой степени, уровень CO₂ должен был бы подняться выше 4000 миллионных долей. Это более чем в два раза выше, чем предсказывали модели. Авторы статьи предполагают, что именно потеря облачного слоя может стать причиной столь теплого климата в эоцене.

Ранее европейские исследователи выяснили, что глобальное изменение климата сдвигает сроки паводков в Европе.