Понедельник, 20.05.2024, 03:10 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [783]
Жара [581]
Засуха [203]
Землетрясение [2241]
Извержение [1097]
Космос [405]
Лавина [142]
Мороз [313]
Наводнение,цунами [1118]
Оползень,провал [357]
Пожар [665]
Сель [43]
Снегопад [767]
Теория [2811]
Торнадо,ураган [1195]
Феномены [241]
Эпидемия [2467]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Апрель 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2019 » Апрель » 23 » Колебания солнечного излучения связали со стабильностью земного климата
12:35
Колебания солнечного излучения связали со стабильностью земного климата

Американские климатологи показали, что переход между стабильными состояниями теплого климата и «Земли-снежка» может быть индуцирован небольшими случайными колебаниями интенсивности солнечного излучения. При этом траектория фазового перехода обязательно проходит через метастабильное состояние, которое называют меланхоличным. По оценкам ученых, такие переходы могут длиться около десяти миллионов лет.

Климат Земли зависит от большого числа параметров: интенсивности солнечного излучения, отражающей способности планеты (альбедо), концентрации парниковых газов, состояния атмосферы и даже расположения Солнечной системы в галактике. Тем не менее, в зависимости от соотношения между этими факторами возможно только два стабильных состояния климата. Первое состояние — это теплый климат, в котором мы живем сейчас. Второе состояние — так называемая «Земля-снежок», практически полностью покрытая льдом (при этом среднегодовая температура планеты не превышает нуля градусов Цельсия). В частности, геологические исследования указывают на состояния «снежка», которое сформировалось в эпоху Неопротерозоя (около 650 миллионов лет назад) и Гуронского оледенения (2,4–2,1 миллиарда лет назад).

Тип сформировавшегося глобального климата в основном определяется соотношением между двумя процессами обратной связи. Первый процесс — положительная обратная связь между площадью ледяного панциря и альбедо планеты. Грубо говоря, чем обширнее панцирь, тем больше солнечного излучения Земля отражает в космос и тем больше охлаждается; в свою очередь, чем сильнее охлаждается планета, тем быстрее растет ледяная шапка. Если бы температурой планеты управлял только этот процесс, ей было бы выгодно либо полностью покрыться льдом, либо полностью от него избавиться. К счастью, его сдерживает отрицательная больцмановская обратная связь — чем меньше температура планеты, тем меньше тепла она излучает в окружающее пространство и потому меньше охлаждается. Когда оба этих процесса сильны и примерно уравновешивают друг друга, климат планеты становится неустойчивым, словно стакан с перегретой водой. Климатологи называют такое состояние меланхоличным. В этом состоянии граница ледников находится в районе средних широт. Небольшие возмущения меланхоличного состояния приводят к тому, что Земля быстро разогревается или превращается в «снежок». К сожалению, ученые плохо понимают, как происходят такие фазовые переходы, и какие процессы их вызывают.

Физики Валерио Лукарини (Valerio Lucarini) и Тамас Бодай (Tamás Bódai) исследовали, как случайные возбуждения связаны с устойчивостью климата, и подтвердили, что меланхоличное состояние напоминает седловую точку в энергетическом спектре системы. Для этого ученые объединили примитивные уравнения атмосферной модели PUMA с моделью энергетического баланса Гил—Селлерса (Ghil-Sellers), которая качественно описывает перенос тепла океанскими течениями. Чтобы связать эти модели, физики учитывали вертикальные потоки тепла и считали, что температура приповерхностного слоя атмосферы равна температуре океана. Получившееся дифференциальное уравнение учитывало перенос тепла между различными широтами, положительную и отрицательную обратную связь, а его траектории стремились к одному из двух аттракторов, отвечавших теплому климату или «снежку». В первом случае средняя температура планеты была близка к нулю градусов Цельсия, во втором случае не превышала -40 градусов.

Чтобы учесть перепады солнечного излучения, от которых зависит величина положительной обратной связи, ученые ввели в систему параметр контроля μ, который показывал среднюю интенсивность излучения, и параметр σ, определяющий величину случайных колебаний интенсивности. В основном исследователи рассматривали солнечную активность порядка 98 процентов от текущего значения и работали с небольшими относительными колебаниями, не превышающими процента от полного солнечного потока. Чтобы построить фазовую диаграмму климата, исследователи рассчитывали среднюю температуру планеты и разницу температур между приполярными областями (60–90 градусов северной широты) и экваториальным поясом (0–30 градусов северной широты). Это позволяло оценить, где проходит граница ледяной шапки, и ухватить не только стабильные, но и метастабильные состояния.

Ученые обнаружили, что колебания интенсивности солнечного излучения разрушают устойчивые состояния и индуцируют переходы между «снежком» и теплым климатом. Чем меньше уровень шума, тем больше время жизни устойчивого состояния. По самым мягким оценкам, оно не превышает десяти миллионов лет (впрочем, согласно геологическим данным, за последние два миллиарда лет Земля полностью замерзала всего несколько раз, что, очевидно, противоречит оценке ученых). Более того, траектории таких фазовых переходов всегда проходят через меланхоличные состояния. По словам авторов статьи, эти траектории отвечают инстантонам, которые минимизируют действие Фрейдлина-Вентцеля (Freidlin-Wentzell). Таким образом, ученые заключают, что меланхоличное состояние служит своеобразным аналогом седловой точки в энергетическом спектре, через которую проходят траектории, соединяющие соседние минимумы.

Стоит отметить, что в своей работе ученые не учитывали антропогенные факторы, которые также могут существенно сказаться на климате планеты. В настоящее время связь между деятельностью человека и увеличением средней температуры Земли подтверждена на уровне пять сигма (99,9999 процента вероятности неслучайного результата).

Несмотря на то, что смоделировать климат Земли очень сложно из-за хаотической природы атмосферы, ученые пытаются установить какие-нибудь общие закономерности, связанные с его изменением. Например, в апреле прошлого года физики из Чикагского университета предложили простую геометрическую модель, которая описывает структуру водоемов, образующихся на покрытой льдом поверхности Серверного Ледовитого океана во время летнего таяния. По словам исследователей, эта модель повысит точность существующих климатических моделей. А в 2017 году ученые с помощью компьютерного моделирования объяснили необычный климат мира «Игры престолов» и предсказали его дальнейшее изменение.

https://nplus1.ru/news/2019/04/20/melancholic-climate

Категория: Теория | Просмотров: 474 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Создан оптимальный вирус для доставки генной терапии в клетки мозга (9)

Создан препарат для персонализированной терапии опухолей (10)

Разработали методику быстрого выявления тяжелых форм инсультов (7)

За счет чего пение помогает восстановить речь после инсульта (12)

Экспериментальное лечение избавило пациента от четвертой стадии рака мозга (12)

Мужчины сильнее женщин пострадали от осложнений диабета (7)

На Солнце произошла вспышка рекордной интенсивности в текущем цикле активности (6)

Жара ежегодно уносила жизни 150 тыс. человек в последние 30 лет (6)

Лето 2023 года в Северном полушарии было самым жарким за 2 тыс. лет (10)

Кесарево сечение более чем вдвое снижает эффективность вакцин от кори (17)

Создана молекула для надежного выявления случаев заражения вирусом Зика (10)

Нейрофизиологи усомнились в ускоренной очистке мозга от токсинов во время сна (9)

В Испании впервые в мире выявили десятки случаев крысиного гепатита у людей (11)

На Земле разразилась мощнейшая за 20 лет магнитная буря (20)

Как изменится уровень Мирового океана (21)

Мощные снегопады усилили землетрясения (23)

Отзыв британской вакцины не является аргументом против прививок (21)

Сочетание каннабиса и табака при беременности вчетверо повысило младенческую смертность (13)

Покрытия для имплантов показали высокие антибактериальные свойства (27)

Разработали универсальную вакцину от коронавирусов на базе наноконтейнеров (13)

Разработали метод определения антител для создания вакцин (19)

Генная терапия улучшила зрение 80% пациентов с болезнью сетчатки (22)

Созданы наночастицы, способные уничтожать метастазы внутри мозга (16)

Анорексичные девушки оказались более не удовлетворены своей фигурой (14)

Сравнили риск развития рака у детей «из пробирки» и зачатых естественным путем (18)

Растительная диета снизила риск прогрессирования рака простаты (16)

В моче молодых вейперов обнаружили высокие уровни свинца и урана (13)

Найден способ смягчить последствия операций на щитовидке для голоса (19)

Разработали крахмал, который могут употреблять диабетики (18)

Протезирование клапана аорты через катетер на 52% снижает риск инсульта (19)

Возбудитель малярии ускоряет старение иммунных клеток крови (21)

Женщины чаще болеют деменцией, а мужчины - ишемией сердца (22)

В Англии обнаружили свидетельства передачи проказы между белками и людьми (20)

Пассивное курение во время беременности ускоряет клеточное старение зародыша (17)

Механизмы развития ишемии сердца уточнили для совершенствования методов лечения (22)

Частота вспышек класса X на Солнце выросла на 60% за последние пять лет (18)

Половина пациентов умерла в течение десять лет после фибрилляции предсердий (23)

Летняя жара в Европе усилится из-за очищения воздуха (24)

Подкожные антитела защитили детей от малярии с 77% эффективностью (18)

Физики на шаг приблизились к пониманию молний (25)

Найден способ смягчить последствия операций на щитовидке для голоса (22)

ИИ научился предсказывать землетрясения с точностью до часов (24)

Чем опасен храп и как его лечить (27)

Прививки от ковида не повысили риск развития судорог (25)

Выявлена редкая мутация, приводящая к карликовости (21)

Вакцинация спасла 154 миллиона жизней за 50 лет (18)

Лесные пожары в Сибири могут понизить температуры в Евразии (17)

Лечение женщиной-врачом повысило шансы на выживание (30)

Торнадо бушует в трех штатах США (22)

Люди с определенным типом фигуры больше склонны к раку кишечника (25)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28379)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19279)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10221)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10109)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8495)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7040)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6486)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5544)

Остров ВИЗЕния (5253)

Англия: зима в начале мая (5012)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (4920)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (4907)

Гипотеза о СПИД (4758)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4748)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4628)

В Москву идет жара (4616)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4578)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4549)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4487)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4417)

Землетрясение в Армении (4404)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4394)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4387)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4381)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4329)

Йеллоустонский супервулкан (4325)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4321)

Семь новых природных чудес света (4310)

Самые большие и опасные вулканы мира (4305)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4271)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4235)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4179)

Власти борятся с наводнением на Бали (4148)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4054)

Самые удивительные природные феномены (3931)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (3907)

Изменение климата (3847)

Зимняя гроза на Кузбассе (3822)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3733)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3696)

Copyright Sergo © 2012-2024

Яндекс.Метрика