Парадокс альбедо не сулит Земле ничего хорошего

Американские ученые провели цикл исследований отражающей способности Земли — альбедо — со временем. Альбедо характеризует долю света, отражаемого телом обратно в пространство. В данном случае исследовалось отражение солнечной радиации Землей. Для этого проводились измерения так называемого «пепельного света» — свечения темной стороны Луны, не освещенной Солнцем, отраженными от Земли солнечными лучами.

Обнаружилось, что в последние годы Земля все интенсивнее отражала солнечные лучи. Казалось бы, это должно было привести к сокращению доли солнечной энергии, поступающей на Землю, и, соответственно, снижению эффекта глобального потепления. Но все оказалось гораздо хуже. Растет и температура Земли, и ее «блеск». Этот парадокс вызван, как выяснилось, резкой перестройкой характера распределения облачности по ярусам в последние пять лет. До этого данный параметр в течение длительного времени испытывал лишь незначительные колебания.

«Наше открытие окажет значительное воздействие на исследования климатических изменений, — полагает Филип Р. Гуд (Philip R. Goode), профессор физики технологического института штата Нью-Джерси и директор солнечной обсерватории Big Bear в Калифорнии. — Становится непонятным, каким образом происходит непрерывное потепление, если количество солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, сокращается».

По мнению исследователей, парадокс может быть связан с ростом облачности в сочетании с необычными изменениями строения самой облачности, однако ученые сами не очень уверены в таком объяснении. Значительная изменчивость облачного покрова и альбедо Земли препятствует прогнозированию климата Земли и возможности представлять происходящие в нем процессы.

Результаты наблюдений, ведущихся в обсерватории Big Bear начиная с 1997 года, легли в основу работы д-ра Гуда и его коллег под названием «Возможность одновременного роста альбедо Земли и температуры поверхности планеты» (Can the Earth’s Albedo and Surface Temperatures Increase Together), опубликованной в еженедельном издании американского геофизического союза Eos. Исследования финансировались НАСА.

«Последние результаты анализа облачного покрова, полученные в рамках проекта International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP), подтверждают выявленный в отражающей способности Земли тренд, — отметил д-р Гуд. — Данные свидетельствуют о том, что с 2000 года по настоящее время облачный покров изменился таким образом, что Земля будет продолжать нагреваться, несмотря на сокращение количества доходящей до ней солнечной радиации. Наблюдаемая значительная и необычная изменчивость облачного покрова в сочетании с вызванным ею ростом альбедо представляют собой фундаментальное препятствие не только прогнозированию климата Земли, но и самой возможности адекватно представлять происходящие в нем процессы».

На климат Земли оказывают определяющее влияние солнечная радиация, в несколько меньшей степени — ее доля, отражаемая обратно в космическое пространство, а также то, насколько хорошо Земля «удерживает» полученное извне тепло. В нынешнюю эпоху больше половины поверхности Земли покрыто облаками, и именно они определяют альбедо Земли. Структура облачного покрова определяется количеством тепла, достигшего поверхности Земли, а также поглощенного самой атмосферой. Облака одновременно и охлаждают Землю (в особенности низкие плотные облака), и способствуют ее нагреву, действуя как своеобразное «одеяло». Роль такого «одеяла» играют в основном высотные тонике облака. Наблюдаемый учеными на протяжении последних пяти лет рост альбедо Земли плохо согласуется и просто противоречит тенденции повышения температуры на поверхности Земли и мирового океана, поскольку рост доли солнечной радиации, отражаемой обратно в космическое пространство, должен приводить к соответственному уменьшению той ее доли, которая достигает Земли и способствует разогреву планеты.

Данные наблюдений за облачным покровом Земли в рамках программы ISCCP на протяжении последних 20 лет обескураживают ученых. Первые 15 лет различие между высотной и низкой облачностью стабильно поддерживалось на уровне 7–8%. Однако в последние 5 лет по совершенно непонятным причинам этот параметр практически удвоился, достигнув значения 13%. Данным, по мнению ученых, можно верить — они создавались на основе скрупулезной компиляции наблюдений за облачностью над всей Землей с помощью различных метеорологических спутников одновременно.

«Рост данного дифференциального параметра сигнализирует о растущем снижении охлаждающего эффекта облачности, — считает д-р Гуд. — Таким образом, растущий коэффициент отражения радиации Землей не ведет к снижению эффекта глобального потепления только за счет роста доли солнечного света, отражаемого обратно в космос». Это вызвано тем, что доля низких облаков в облачном покрове планеты последние годы снижалась, в то время как доля высоких, «согревающих» ее облаков — наоборот, быстро росла.

Отражающая способность Земли существенно меняется со временем. Так, на протяжении 1985–2000 гг. Земля получала все больше световой энергии, однако в 2000–2004 гг. эта тенденция сменилась на противоположную.

Подобные странные изменения наблюдаются в истории Земли не в первый раз, причем в не согласующиеся друг с другом периоды. Так, радиометрические измерения на Земле, проводившиеся в 1960–1980 гг., выявили аналогичную тенденцию снижения доли солнечных лучей, достигающих Земли, в указанный период — феномен получил название эффекта «глобального затемнения» (global dimming). Становится очевидным, что и количество солнечной радиации, и ее воздействие на «перестройку» облачности по высотным ярусам испытывают значительные, необъяснимые пока что долгосрочные вариации. По мнению д-ра Гуда, пока что можно лишь порекомендовать научному сообществу не спешить с выводами о том, что эффект «глобального затемнения» оказывает положительное воздействие на климат Земли, в какой-то мере противодействуя эффекту глобального потепления, и уделить большее внимание изучению механизмов образования облачности и ее роли в климатических моделях вообще.