Оценки радиационного баланса атмосферы в прошлом, настоящем и в будущем

Деятельность человека в настоящее время вызывает глобальное потепление планеты, вызванное в основном выбросами парниковых газов в атмосферу Земли (СО2, CH4 и т.д.). Несмотря на принятые международные соглашения и взятые обязательства различными странами, до сих пор наблюдается рост содержания основных парниковых газов - СО2 и СН4 - в атмосфере. Увеличение содержания парниковых газов в атмосфере приводят к изменениям радиационного баланса Земли (РБЗ), что является причиной современных изменений климата, которые влияют на многие экстремальные погодные и климатические явления во всех регионах земного шара. Одной из важнейших составляющих радиационного баланса атмосферы является молекулярное поглощение солнечного излучения парниковыми газами. Оно составляет, по разным оценкам, около 16-19% поступающей солнечной энергии и растет с течением времени. В настоящей работе с помощью расчетов потоков солнечного излучения с использованием радиационного кода “SCIATRAN” в спектральной области 1-4 мкм анализируются молекулярное поглощение солнечной энергии основными атмосферными парниковыми газами - СО2 и CH4 - для условий их прошлого (1750 г.) - 280 и 0.8 ppm; настоящего (2000 г.) - 407 и 1.8 ppm; и вероятного будущего содержания (2100 г.) - 800 и 2.5 ppm соответственно. Расчеты проводились для 3 широтных зон (тропики, средние широты и субарктика) и разных сезонов (зима и лето).
Расчеты показывают, что за 350 лет на Земле изменения молекулярного поглощения солнечного излучения составляют от 3.2 Вт/м-2 для субарктической зимы до 4.9 Вт/м-2 в тропиках. Оценки относятся к мгновенным и максимальным значениям поглощения потоков солнечного излучения. Проводя глобальную среднюю оценку полученное увеличение молекулярного атмосферного поглощения необходимо уменьшить в 4 раза - во столько отличается средний глобальный поток солнечного излучения на всю поверхность земли (342 Вт м-2) от солнечной постоянной (1348 Вт/м-2). В итоге полученный диапазон молекулярного поглощения (3.2-4.9 Вт/м-2) становится близким к современным оценкам имбаланса (0.8-1.2 Вт/м-2).
Работа выполнена при поддержке гранта СПбГУ 116234986. Министерства науки и высшего образования РФ. Авторы выражают благодарность А.В. Розанову за консультации по использованию программы SCIATRAN.