Гэвин Претор-Пинней - Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

С другой стороны, поступает все больше сведений о том, что подавляющее большинство конденсационных следов ощутимо влияют на температуру над поверхностью земли, причем — как читатель, должно быть, уже догадался — их влияние заключается в том, что температура повышается.

Иногда конденсационные следы приобретают зубчатый вид и становятся похожи на половинку застежки-молнии. Это происходит, если атмосфера на уровне облака неустойчива, а в позади самолета наблюдается турбулентность.

Когда речь идет о воздействии авиации на окружающую среду, оценки традиционно касаются вклада углекислого газа, содержащегося в выхлопах самолетов, в глобальное потепление. Подобно всем присутствующим в атмосфере парниковым газам, углекислый газ поглощает и излучает обратно на землю часть ее тепла, замедляя тем самым ее охлаждение. С самолетными выхлопами в атмосферу попадает не больше 2 % углекислого газа, нагнетаемого туда людьми[136], однако, поскольку это незначительное количество С02 попадает непосредственно в верхние слои атмосферы, его воздействие на окружающую среду, судя по всему, сильнее, нежели воздействие выбросов с поверхности земли.

Если вы любите разглядывать конденсационные следы, вам придется задуматься и о том, что, по мнению все возрастающего числа ученых, авиация преимущественно воздействует на окружающую среду не за счет выбросов парниковых газов, а за счет облаков, порождаемых летательными аппаратами во время полетов.

В целом облака оказывают огромное, хотя и несколько противоречивое влияние на приземную температуру. Всем прекрасно известно, что вода в невидимом газообразном состоянии, т. е. в форме водяного пара, действует как парниковый газ и не дает Земле остывать, удерживая ее тепло. На самом деле водяной пар — безусловно, самый распространенный парниковый газ в атмосфере, на счет которого относят от 36 до 70 % воздействия, обеспечивающего парниковый эффект. Присутствующая в атмосфере вода, собираясь в облака, состоящие из капель или кристаллов льда, влияет на глобальную температуру планеты менее прямо.

С одной стороны, облака препятствуют прохождению части солнечного света, отражая его обратно: любители позагорать, начинающие зябнуть, едва на солнце набегает тучка, поймут, о чем речь. В этом случае облака способствуют локальному охлаждению земной поверхности. С другой стороны, подобно водяному пару и другим парниковым газам, облака вбирают часть земного тепла и частично излучают его обратно на землю: именно поэтому облачной ночью обычно теплее, чем ясной. В этом случае облака, напротив, замедляют остывание Земли.

Большинство видов облаков, не пропускающих солнечный свет, в целом дают охлаждающий эффект. Однако со многими облаками верхнего яруса, состоящими из частиц льда, — с такими как перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые, в совокупности именуемые «перистообразными», — дело обстоит иначе. Иногда они насколько тонки, что пропускают много солнечного света, и в этом случае эффект удержания земного тепла оказывается более выраженным, нежели охлаждающий эффект. Именно эта особенность перистообразных облаков лежит в основе воздействия конденсационных следов на окружающую среду.

При определенных условиях конденсационные следы не исчезают, а распространяются по небу, приводя к образованию перисто-слоистых облаков, занимающих площадь в тысячи квадратных миль.

Все мы не раз видели, что следы самолетов редко просто так висят в воздухе в виде четких облачных полосок. Когда на высоте крейсерского полета сочетание низкой температуры и высокой влажности способствует образованию конденсационных следов, кристаллы льда, из которых они состоят, часто распространяются по небу ветром. Частицы самолетных выхлопов выступают в качестве ядер конденсации и замерзания, способствуя собиранию присутствующих в атмосфере водяных паров в капли или кристаллы. Ледяные кристаллы, из которых состоят конденсационные следы, тоже выступают в качестве ядер замерзания и растут по мере собирания молекул воды. За считанные часы конденсационные следы могут растянуться на несколько миль в ширину. По данным наблюдений, отдельные конденсационные следы распространяются по небу, охватывая площадь до восьми тысяч квадратных миль[137]. В насыщенной атмосфере они выступают в качестве катализатора, способствующего образованию тонких перистообразных облаков — тех самых, которые приводят к повышению температуры над поверхностью земли.

Атака террористов на Всемирный торговый центр в Нью-Йорке 11 сентября 2001 г. неожиданно пролила свет на то, как конденсационные следы влияют на приземную температуру. В течение трех дней после трагедии все коммерческие авиарейсы над Соединенными Штатами были отменены. Впервые со времен Первой мировой войны над США не было конденсационных следов: пусть недолго, но зато непрерывно. В 2002 г. в журнале «Nature» была опубликована статья[138], в которой метеорологи сравнили приземную температуру в 48 сопредельных штатах США в течение этих трех дней без конденсационных следов с аналогичными показателями по предыдущим тридцати дням. Были выявлены существенные различия: в отсутствие конденсационных следов разница между дневной и ночной температурами по США в целом составила на 1,1 °C больше, чем обычно. Судя по всему, конденсационные следы, равно как и образующиеся на их основе перистообразные облака, снижают приземную температуру днем и повышают ее ночью.

Несмотря на то, что 1,1 °C- существеннейшее изменение приземной температуры, в этом исследовании не удалось однозначно продемонстрировать, что конденсационные следы ведут к общему повышению приземной температуры, внося тем самым вклад в глобальное потепление. Однако более новые исследования подталкивают нас именно к такому выводу.

В одной из работ, опубликованной в 2004 г.[139], изучалось увеличение количества перистообразных облаков над США в период с 1974 по 1994 гг. Поскольку было показано, что средняя влажность на уровне перистых облаков в США в течение этого периода не менялась, ученые пришли к заключению, что к росту количества перистообразных облаков привело именно увеличение числа воздушных перевозок и образующихся в результате этого конденсационных следов. Ожидаемый согревающий эффект при таком росте, по оценкам исследователей, составляет 0,2–0,3 °C в десятилетие. Что удивительно, за счет прироста только лишь количества перистообразных облаков можно, по мнению ученых, почти полностью объяснить потепление климата в США за последние 25 лет. Именно в этом заключается основная посылка в данной работе: хотя речь в ней идет о локальных, а не об общих согревающих эффектах, в статье предполагается, что облака верхнего яруса, образующиеся из конденсационных следов, вносят огромный вклад в потепление у поверхности земли.