Лід впливає на клімат

Температурний режим високих широт істотно залежить від впливу крижаного покриву на поглинання сонячної радіації. У центральній Арктиці навесні і восени коефіцієнт відбивної здатності приблизно дорівнює 0,80, а влітку, в період найбільш активного танення – 0,70. Саме тут криються витоки однією з основних особливостей радіаційного режиму в полярних областях – малих за абсолютною величиною, а часто і негативних значень річних сум радіаційного балансу, на противагу порівняно великим позитивним значенням у всіх інших областях земної кулі.

Як велика роль таких радіаційних умов, було показано кліматологом академіком М.І. Будико на двох гіпотетичних прикладах. Перша ситуація, запропонована ним, виникла б в тому випадку, якщо б при відсутності хмар земна поверхня повністю була закрита покровом снігу і льоду. У цьому випадку її середня температура, рівна зараз 15 ° С, повинна була б знизитися приблизно на 100 ° С. В іншому випадку, якби арктичний крижаний покрив був відсутній, при існуючих умовах теплообміну в атмосфері і гідросфері температура в Арктиці повинна була б підвищитися більш ніж на 40 ° С.

Однак полярні льоди впливають не тільки на відбивну здатність, але і на меридіональний теплообмін в атмосфері і гідросфері. Приплив тепла в гідросфері в центральній Арктиці, обумовлений меридіональним теплообміном, при відсутності льодів зростає. Зараз цей приплив незначний, хоча відбувається проникнення океанічного тепла через товщу льоду за рахунок його теплопровідності, тепло надходить в атмосферу з поверхонь ополонок і разводий, а також виділяється при замерзанні води. Це призводить до підвищення температури в холодну пору року на 3-4 ° С на добу над тонким льодом, і на 1-2 ° С – над пакових.

Дослідження теплового балансу показали, що у високих широтах – як північних, так і південних – вільні від льодів океани взимку віддають в атмосферу велику кількість тепла, яке відшкодовується горизонтальним теплообміном в гідросфері. При наявності льодів в Центральній Арктиці меридиональная різниця температури верхніх шарів океанічних вод мала, і, відповідно, малий меридіональний приплив тепла, пов’язаний з океанічними течіями. При відсутності льодів це співвідношення змінюється – зростає меридиональная різниця температури поверхневих вод і пов’язаний з нею перенесення тепла морськими течіями.

Одночасно через підвищення температури в Арктиці зменшується меридіональний температурний градієнт в атмосфері і відповідно зменшується приплив тепла в високі широти. Причому це зменшення повинно перевищувати збільшення припливу тепла в гідросфері, інакше широтне розподіл температури не буде відповідати розподілу поглиненого сонячного випромінювання.

Теоретично розраховано, що для виникнення покриву морських або материкових льодів в високих широтах і її невеличке початкове зниження температури. Як тільки радіус покриву досягає розміру порядку Г великого кола Землі, починає позначатися його власне охолоджуючий вплив, і покрив мимовільно збільшується. Відповідно зростає різниця температур екватор – полюс, посилюється атмосферна циркуляція, випаровування, хмарність, опади. Випаровування і хмарність, в свою чергу, викликають зниження температури земної поверхні і поширення заледеніння в сторону низьких широт. Результуюче зниження температури за рахунок крижаної шапки виявляється у багато разів більше її початкового зниження, що викликали появу вихідного крижаного покриву. Ця ідея, про існування критичного розміру у покривів, після досягнення якого вони починають розвиватися мимовільно, частково підтверджується відсутністю в сучасну епоху льодовикових щитів, радіус яких істотно більше 1 ° меридіана (виняток становлять лише материкового-острівні Гренландский і Антарктичний покриви).

Вважається, що покрив може зникати і з’являтися як в залежності від зміни климатообразующих факторів, так і при відсутності цих змін – у результаті виникнення автоколивальних процесів в кліматичній системі. Наявність або відсутність льодів в Арктиці або коливання їх потужності і районів поширення створюють певні кліматичні режими не тільки в високих, але і в помірних широтах, що призводить до зміни стану кліматичної системи в цілому.

Посилання на основну публікацію