11. 1900 – 1950е. Влияния углекислого газа на климат нет и быть не может.

Продолжаем серию... По периодичности выпусков можно судить о частоте моих перелетов: я обычно пишу в самолете.

Работами Сванте Аррениуса заканчивается начальный период исследований динамики климата. Основным предметом дискуссии было, конечно,  объяснение периодических оледенений, а не потепление, и тем более не негативные эффекты потепления климата. Арренииус, например, полагал, что удвоение концентрации СО2 в атмосфере, которое, если современный тренд сохранится, произойдет к середине этого века, займет тысячи лет, и исключительно положительно повлияет на сельское хозяйство.

В первую половину 20-го века основные гипотезы о механизмах изменения климата, о которых я писал раньше, получили дальнейшее развитие. По словам Флеминга, Брукс насчитал в своем обзоре (Brooks, 1950) 69 таких гипотез, от континентального дрифта* до перемещения Солнечной системы в области с высокой концентрацией межзвездного газа, повышающего приток энергии Солнца. Более подробно про основные гипотезы рассказывается в Справочнике Климатологии 1903-го года издания. Среди этого многообразия работа Аррениуса большинством современников считалась ошибочной – отчасти потому, что она действительно содержала ошибки, отчасти из-за неправильно интерпретированных новых данных.

Основная критика гипотезы Аррениуса основывалась на исследованиях Кнута Ангстрема. Эксперементально было показано, что увеличение концентрации углекислого газа оказывает влияние на “парниковый эффект” только при очень малых начальных концентрациях, гораздо меньших, чем современные;  изменение концентрации СО2 в “разумных” пределах практически не сказывается на парниковом эффекте.  Например, сотрудник Ангстрема герр Кох исследовал прохождение тепловой радиации через трубку, содержащую углекислый газ в различных пропорциях и  нашел, что снижение концентрации углекислого газа до 1/3 от современного уровня изменило поглощение радиации в трубке всего на 0.4%. С другой стороны, спектроскопические исследования показали, что линии поглощения СО2 полностью перекрываются линиями водяного пара – а воды в атмосфере всегда хватает. С третьей, в нижних слоях атмосферы теплообмен преимущественно осуществляется конвекцией, поэтому сама модель радиационного теплообмена Аррениуса была порочна. Наконец, предполагалось, что даже если углекислый газ и был бы способен повлиять на климат, любое отклонение его концентрации от равновесной тут же компенсируется изменением стока стока СО2 в растительность* и, в особенности, океаном, в котором содержание растворенного СО2 во много раз превышает атмосферный пул.

В итоге, первые работы по влиянию состава атмосферы на изменения климата оказались более или менее забыты до 50-х годов, когда, с одной стороны, появилась возможность надежно измерять изменения концентрации СО2 в атмосфере, с другой, многослойная модель атмосферы позволила переместить “парниковый эффект” на "правильное место", к границе тропосферы, где практически отсутствуют водяные пары, с третьей, направленными модификациями климата заинтересовались военные. Отдельные ученые, однако, продолжали исследования влияния углекислого газа атмосферы на климат. Наибольшую известность среди них получили работы Гая Каллендара, который в конце 30-х годов обнаружил, что  с начала века количество углекислого газа в атмосфере выросло на 10% - значительно быстрее, чем предполагалось. Но про это в следующий раз.


* ”Гомеостатическая регуляция ” атмосферного СО2 растительностью, в двух словах, означает, что увеличение концентрации углекислого газа ведет к ускорению фотосинтеза , из атмосферы поглощается больше СО2 и, в итоге, концентрация СО2 снова снижается. Практическое значение этого эффекта до сих пор не вполне ясно. Интересные работы по эксперементальной “СО2-фертилизации” растений публикуются в рамках проектов FACE; похоже, что за первоначальным быстрым ускорением роста растений в обогащенной углекислым газом атмосфере следует стабилизация.

Материал для этой заметки во многом изложен в книге Флеминга “Historical perspective on climate change”.
This entry was originally posted at http://profpr.dreamwidth.org/314066.html. Please comment there using OpenID.