Spójrz w górę. Nie, nie tam. Spójrz powyżej.
Daleko za chmurami, nad strefą pogodową, w której nie latają samoloty, atmosfera staje się zimniejsza. Gładkie, nieuniknione i szybkie. A co pod naszymi stopami? Robi się gorąco. Nie tylko ciepło. Gorący.
To brzmi jak sprzeczność. Dlaczego jedna część Ziemi ochładza się, a inna zamienia się w piekarnik? Naukowcy byli świadomi tej tendencji. Dane dziesięciolecia to potwierdziły. Jednak fizyka stojąca za tym procesem pozostała niejasna.
Wydaje się, że teraz naukowcy z Uniwersytetu Columbia odkryli ten mechanizm.
Mechanizm jest prosty, bezlitosny i skuteczny
Dwutlenek węgla zatrzymuje ciepło. To jest główny wniosek, z którego doskonale zdajemy sobie sprawę. Działa jak koc, zatrzymując promieniowanie podczerwone blisko powierzchni, utrzymując ciepło w troposferze (w której żyjemy).
Ale koce działają inaczej w przestrzeni.
W stratosferze (na wysokości około 11 do 50 km) CO₂ nie zatrzymuje ciepła, ale je rozprasza. Pochłania ciepło z dolnych warstw i wypromieniowuje je w pustkę.
Więcej CO₂? Więcej promieniowania trafia w przestrzeń kosmiczną. Warstwa ochładza się.
„To wyjaśnia zjawisko będące piętnem zmian klimatycznych… które nie zostało jeszcze w pełni poznane.” — Robert Pincus
Liczby mówią same za siebie. Od lat 80. XX wieku temperatura spadła o dwa stopnie Celsjusza. To ogromna ilość. Naturalne wahania nie mogły mieć takiego wpływu. Emisje powodowane przez człowieka zwiększyły to ochłodzenie dziesięciokrotnie.
„Złoty środek” strat ciepła
Dlaczego nie mogliśmy wcześniej tego dokładnie obliczyć? Stare teorie były sprytne, ale opierały się na domysłach jakościowych. Syukuro Manabe przewidział to już w latach 60. (praca godna Nagrody Nobla, na którą zasługuje). Ale jak dokładnie cząsteczki wykonały tę sztuczkę? Pozostało rozmazane.
Sean Cohen i jego zespół stworzyli model matematyczny. Dostroili go, zepsuli, naprawili i porównali swoje równania z danymi z rzeczywistych czujników i symulacji superkomputerowych.
Jeden czynnik wysunął się na pierwszy plan.
Światło podczerwone.
Nie każde promieniowanie podczerwone jest sobie równe. Różne długości fal przemieszczają się w różny sposób. Zespół Cohena znalazł konkretny zakres – „najlepszy punkt” – w którym CO₂ staje się niezwykle skuteczny w uwalnianiu ciepła z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Wraz ze wzrostem stężenia CO₂ strefa ta rozszerza się. Poprawia odprowadzanie ciepła. Niebo staje się coraz zimniejsze.
Czy ozon i para wodna pomagają? Ledwie. Ich rola w chłodzeniu stratosfery jest znikoma w porównaniu z CO₂.
Chłodzenie powyżej zwiększa ciepło poniżej
Oto zwrot akcji. Albo pułapka.
Kiedy stratosfera oddaje ciepło, cała przestrzeń Ziemi jako całość zatrzymuje więcej ciepła. Jak to możliwe?
Zimne powietrze zawiera mniej energii. Schłodzona stratosfera staje się słabszym emiterem. Wysyła w przestrzeń kosmiczną mniej energii niż wcześniej. Ta „utracona” energia pozostaje w systemie. Gromadzi się bliżej powierzchni.
Za każdym razem, gdy ilość CO₂ podwaja się? Na samym szczycie stratosfery (stratopauze) następuje ochłodzenie o około 8 stopni. Ale niższy? Pułapka się zaciska.
Zatem mechanizm zamrażający wysokie niebo jest również jednym z powodów, dla których powierzchnia się pali. Zamknięta pętla sprzężenia zwrotnego. Pełen wdzięku i zastraszający.
Czy ma to związek z dowodami na istnienie ocieplenia?
Nie.
Nikt już nie dyskutuje o trendach temperaturowych. Nie o tym jest ten artykuł. Chodzi o dokładność. Chodzi o zrozumienie mechanizmu.
„To naprawdę mówi nam, co jest najważniejsze”.
Cohen twierdzi, że model ten można zastosować gdzie indziej. Jupiter. Egzoplanety. Przestrzenie światowe z innymi gazami. Jeśli znasz zasady światła i ciepła, możesz „odczytać” każdą atmosferę.
Na razie zasady są jasne. Poziom CO₂ rośnie. Górne powietrze ochładza się. Robi się nam coraz bardziej gorąco.
Matematyka się sumuje.
Co pozostaje niejasne? Kiedy reszta atmosfery postanawia kierować się tymi samymi zasadami.
