Падение отражательной способности Земли означает, что планета становится темнее и горячее
Яркость планеты тускнеет — меняется количество осадков, циркуляция и температура
Вид Земли из космоса хорошо знаком — яркий голубой океан, закрученные круги белых облаков, прикосновения земных зеленых. Светимость этого изображения является результатом солнечных лучей, сияющих на планете, где они либо отражаются, либо поглощаются материалами на поверхности Земли и в нашей атмосфере. Но новое исследование, изучающее общую яркость Земли, показывает, что с этой знакомой картиной происходит что-то жуткое.
Ученые измеряют яркость планеты, учитывая, сколько света достигает Земли и сколько отражается обратно в космос (как измеряется орбитальными спутниками). Эта отражательная способность известна как альбедо, и общее альбедо Земли снижается в течение десятилетий. Но согласно новому исследованию, опубликованному недавно в «Трудах Национальной академии наук США», это изменение не является однородным: Северное полушарие становится еще темнее, чем его южный аналог. Эта потеря яркости может привести к увеличению потепления в Северном полушарии, вытесняя погодные системы Земли из равновесия.
Норман Леб, старший технолог в области радиационных наук в НАСА и ведущий автор исследования, и его коллеги исследовали изменения яркости Земли с помощью данных трех разных спутников, измеряющих входящий солнечный свет по отношению к тому, что называется исходящим длинноволновым излучением, или количеству излучения, отраженного обратно в космос, в течение 24-летнего периода. Они объединили это с данными спектральных изображений высокого разрешения, карт снега и облаков и компьютерных климатических моделей. То, что они обнаружили, было удивительным.
[Подпишитесь на Today in Science, бесплатный ежедневный информационный бюллетень]
Это концептуальная анимация, показывающая, как полярный лед отражает свет от солнца. По мере того, как этот лед начинает таять, меньше солнечного света отражается в пространстве. Он вместо этого поглощается океанами и сушей, повышая общую температуру и заправляя дальнейшее таяние.
NASA/Goddard Space Flight Center Conceptal Image Lab (недоступная ссылка — история).
Исторически ученые считали фундаментальным свойством Земли то, что яркость Северного и Южного полушарий были симметричны. У двух полушарий разные альбедо — в Северном полушарии больше суши, снега и ледяного покрова, и, таким образом, оно более отражающее. «У одного много континентов; у другого больше океана. У одного Антарктида; у другого — Северный Ледовитый океан», — говорит Брайан Соден, профессор атмосферной науки Университета Майами. Но, несмотря на эти различия, они, по-видимому, отражают одинаковое количество солнечного света из космоса.
Это равновесие, как считалось, было обусловлено облачностью. Образующиеся как из водяного пара, так и из аэрозолей облака могут на разных высотах отражать или поглощать солнечные лучи. Но команда Леба обнаружила разрыв в полусферной симметрии, что предполагает, что существует предел роли облаков в ее поддержании. У исследователей есть гипотезы о том, почему они наблюдали различия между полушариями: когда Земля нагревается, воздух удерживает больше водяного пара, который поглощает солнечное излучение. Северное полушарие испытывает большее потепление, поэтому это может объяснить некоторый уровень потемнения.
Некоторая разница может также быть связана с изменениями в аэрозолях, мелких частицах в атмосфере, начиная от загрязняющих веществ до пыли или морской соли, которые отражают солнечное излучение. Из-за более строгого контроля над аэрозолями в Северном полушарии с начала 2000-х годов в таких странах, как США и Китай, в сочетании с таянием льда и снега, эта часть земного шара отражает меньше солнечного света. В Южном полушарии, с другой стороны, крупное извержение вулкана и австралийские кустарниковые пожары внесли аэрозоли в атмосферу в последние несколько лет, увеличивая отражательную способность.
Когда баланс в отражательной способности сдвигается, «вся циркуляция климата будет смещаться, чтобы транспортировать энергию из полушария, имеющего избыток, в то, которое имеет дефицит», — говорит Соден. Это может повлиять на океанские течения и расположение полос осадков, которые могут иметь последствия для доступности воды.
И, конечно, если будет поступать больше солнечной радиации, Северное полушарие будет продолжать нагреваться. Это может означать, что будет таять больше льда и снега, что еще больше подпитывает глобальное потепление и потемнение. Хотя он не может подтвердить корреляцию, Леб говорит, что тропические осадки в Северном полушарии увеличились относительно юга. «Это еще рано», — сказал он. — «Мне будет очень интересно посмотреть, какие дальнейшие последствия могут возникнуть».
