Инфракрасный свет от Солнца

Большая часть инфракрасного света, исходящего от Солнца, проходит сквозь атмосферу Земли и нагревает планету. Температура поверхности повышается, и она в свою очередь также излучает инфракрасные волны. Но большая часть этого вторичного излучения не успевает распространиться в разные стороны, поскольку начинает поглощаться диоксидом углерода и другими парниковыми газами. В результате часть света снова отражается вниз к земле, принося дополнительное тепло и усиливая нагрев. Возникает эффект парника.

Если бы атмосфера на Земле отсутствовала, наша планета представляла бы собой куда более холодный мир. Проблема в том, что человек в последние века начал очень активно влиять на состав атмосферы. Выбросы парниковых газов, генерируемые в результате деятельности человека, изменяют природный баланс и могут оказывать влияние на климат в глобальном масштабе.

Про роль углекислого газа (и других парниковых газов) в глобальном потеплении, наверное, слышали все современные жители Земли. Однако до сих пор его воздействие на климат было подтверждено лишь в лабораторных экспериментах.

В реальных условиях провести необходимые измерения гораздо сложнее, потому что приходится учитывать массу факторов, включая целый коктейль из атмосферных газов, облака и различные погодные явления.

Но теперь учёные из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) впервые представили результаты прямых измерений увеличения парникового эффекта, вызванного повышением концентрации двуокиси углерода в атмосфере.

Даниэль Фельдман (Daniel Feldman) и его коллеги использовали два наземных интерферометра атмосферного испускаемого излучения (AERI), расположенных в американских штатах Аляска и Оклахома. Эти сверхточные приборы способны не только измерять тепловую энергию инфракрасного излучения, падающего на поверхность, но и распознавать уникальные спектральные подписи углекислого газа, чтобы выделять отражённые им волны среди общего фона. Для повышения достоверности результатов, исследователи вносили поправку на погодные условия в регионе. Всего в период с 2000 по 2010 год они сделали более 11 тысяч измерений.

Учёные обнаружили, что за десятилетие радиационное (переизлучательное) воздействие диоксида углерода в обоих районах увеличилось на 0,2 ватта на квадратный метр. Исследователи связали этот тренд с зафиксированным ростом концентрации парникового газа. При этом компьютерные модели учёных показывают, что увеличение содержания CO2 является прямым следствием сжигания ископаемого топлива.

"Мы впервые в реальных условиях наблюдаем усиление парникового эффекта после того, как в атмосфере увеличивается концентрация углекислого газа, который абсорбирует то, что выделяет Земля в ответ на прямое солнечное излучение, — говорит Фельдман в пресс-релизе лаборатории. – Многочисленные предыдущие исследования уже сообщали о росте содержания CO2, но мы показали важную связь между этим фактом и поступлением в систему дополнительной энергии, что и является парниковым эффектом".

Кроме прочего результаты работы, опубликованные в издании Nature, впервые продемонстрировали влияние фотосинтеза растений на баланс энергии у поверхности планеты. Оказалось, что радиационное воздействие двуокиси углерода снижается весной в период повышенной активности зелёных растений, которые в больших количествах потребляют парниковый газ для производства органических веществ.