Варианты глобального изменения климата и их последствия для жизни и цивилизации

[crazy_terraformer]

https://antihydrogen.livejournal.com/50676.html
https://arxiv.org/abs/1609.08185

1) При температуре ниже 10°С и давлении выше 40 атмосфер углекислый газ с водой образуют твердые клатраты. При температуре 4°С клатраты стабильны при давлении 20 атмосфер. Для связывания одного килограмма CO2 требуется 2.35 кг воды. Клатраты плотнее воды, так что скапливаются на дне океана. Реакция образования клатратов экзотермическая, с выделением энергии, приблизительно равной энергии плавления льда

40 атмосфер≈400метров воды

Тащемта вопрос такой: имеются ли на дне Мирового Океана(абиссальные равнины и глубоководные желоба) крупные(?) скопления газогидратов CO2? Масса CO2 в  них? Опасность разрушения из-за прогрева водной толщи?

[Lieut]

Тащемта вопрос такой: имеются ли на дне Мирового Океана(абиссальные равнины и глубоководные желоба) крупные(?) скопления газогидратов CO2? Масса CO2 в  них? Опасность разрушения из-за прогрева водной толщи?

Метана наверное все таки. Растворимость угглекислого газа пропорциональна его концентрации в атмосфере и он в любом случаи будет и дальше растворятся в океане.

Скопления газогидратов метана на дне океана конечно же есть. Но абиссальные равнины прогреются через тысячи лет. А вот шельфы Северного ледовитого океана могут и раньше.

[crazy_terraformer]

Именно клатраты углекислоты.

[Lieut]

Именно клатраты углекислоты.

Современный океан сформировался при куда меньшем концентрации углекислого газа в атмосфере.

[crazy_terraformer]

Органические остатки на дне океана разлагаются микро и макроорганизмами, карбонаты растворяются на определённой глубине, если перемешивание затруднено, то вполне может наблюдаться локальный избыток углекислоты, если температура и давление позволяют, то могут появится отложения клатратов....

[Скеп-тик]

Наоборот. От карбона до конца мезозоя температура воды в океане составляла 20°С до дна. И углекислоты в нём было на порядок меньше
Так что в мезозое, имхо, и кислороду было в воздухе 28%, и углекислоты все 2%. Иначе как птерозавры могли нести 200 кг полётного веса?

[Distant Sun]

Так что в мезозое, имхо, и кислороду было в воздухе 28%, и углекислоты все 2%

2% это 20000 ppm. Может всё-таки 0,2%?

[clathrate gun]

Так как для агроценозов состоящих из наземных растений как правило транспирация доминирует над прямым испарение с поверхности почвы, то отсюда следует не интуитивное следствие - при потепление вызванном ростом концентрации CO2 расход воды сельскохозяйственными насаждениями будет сокращаться.

Это произошедшее потепление за век с небольшим на один градус с хвостиком вызвано практически целиком и полностью ростом концентрации СО2. А вот грядущее потепление (при практически том же ежегодном приросте СО2 что и сейчас) до конца 21 века будет в несколько раз более сильным и вызвано оно будет в большей степени не приростом СО2, а цепью положительно-обратных связей. Всё большую роль будет играть альбедо эффект и рост выбросов метана с одновременным снижением выбросов аэрозолей (которые тормозили глобальное потепление, кстати).

Вот и получается, что плюшки в виде сокращения потребления растениями воды из-за повышения концентрации СО2 мы УЖЕ получили, а существенный прирост испаряемости с поверхности почвы только впереди.

[AlexAV]

с одновременным снижением выбросов аэрозолей (которые тормозили глобальное потепление, кстати)

Вообще-то, в работе на которую была ссылка выше, вообще никак не учитываются аэрозоли. Т.е. снижение потребления воды там получено в предположение, что антропогенных выбросов аэрозолей вообще нет, а есть только прирост концентрации углекислого газа. Т.е. снижение концентрации антропогенных аэрозолей тут на выводы вообще никак повлиять не может.

рост выбросов метана

Метан - второстепенный фактор. Болота с крупными животными не способны создать концентрации метана, при которых роль метана как парникового газа была бы сравнима с углекислым газом. А других по настоящему существенных источников, которые могут сколько-нибудь длительное время поставлять его в атмосферу, по сути и нет (нужно помнить, что метан короткоживущий газ с временем жизни всего 10 лет, в результате он в атмосфере всегда находится в динамическом равновесие, т.е. его концентрация практически полностью определяется текущей эмиссией). Метан может за счёт транспорта воды в стратосферу заметно сказаться на климате полярных областей (за счёт усиления образования перламутровых облаков, которые могут заметно влиять на радиационный баланс поверхности там во время полярной ночи), но его влияние на глобальную температуру в любом случае будет весьма ограниченным.

альбедо эффект

В работе для оценки температур использовались результаты численных климатических моделей, которые обратную связь по альбедо учитывают. Так что этот фактор учтён и на выводы не влияет. Вообще все быстрые обратные связи (те которые успеют включиться до 2100 года) тут уже учтены и, соответственно, на выводы не влияют.

Единственная обратная связь, которая в работе не учтена полностью - это медленная связь обусловленная температурой океанической воды. Попросту они берут результаты моделирования до 2100 года, а до 2100 года океан до равновесных температур не успеет нагреться никак. Т.е. за пределами 2100 года рост глобальной температуры связанный с постепенным прогревом океана до равновесных значений может несколько ослабить эффект сокращения расхода воды фитоценозами. Однако, прогрев океана одновременно с этим увеличивает и количество осадков на суше. Причём влияние роста SST на объём испаряющейся с поверхности океана воды (а следовательно и осадки) заведомо выше, чем рост транспирации растениями в результате увеличения температуры на материках, вызванной этим ростом SST (хотя бы в следствие того, что испарение со свободной поверхности воды растёт практически линейно при увеличение давления насыщенных паров воды, а испарение с поверхности листа растёт с его увеличением медленнее, чем линейная функция, да и прирост температуры на материках в результате работы этой обратной связи будет меньше, чем рост SST).

Т.е. даже если учесть этот единственный не до конца учтённый фактор - всё равно получается, что как минимум соотношение осадков к транспирации фитоценозами будет улучшаться.

а существенный прирост испаряемости с поверхности почвы только впереди

Прирост испаряемости с почвы уже в основном случился (для существующей сегодня концентрации СO2). Собственно рост температуры на материках в большей мере обусловлен быстрым ответом. Вот то, что действительно впереди - так это рост испарения с поверхности океана в связи с постепенной постепенным прогревом океана до равновесных температур. Вот только оно ограниченно будет влиять на испарение над сушей, а вот на осадки сильно.

[Инопланетянин]

С суши в океан.

Точно не наоборот?

[clathrate gun]

Вообще-то, в работе на которую была ссылка выше, вообще никак не учитываются аэрозоли. Т.е. снижение потребления воды там получено в предположение, что антропогенных выбросов аэрозолей вообще нет, а есть только прирост концентрации углекислого газа. Т.е. снижение концентрации антропогенных аэрозолей тут на выводы вообще никак повлиять не может.

Так в том то и дело, что потепление будет происходить не только потому что будет расти СО2, но и в том числе потому что концентрация аэрозолей в атмосфере будет падать. Вот я и ответил на сообщение, которое процитировано ниже.

при потепление вызванном ростом концентрации CO2 расход воды сельскохозяйственными насаждениями будет сокращаться.

Ещё раз. Следите за логикой. Вы говорите, что потепление вызванное СО2 не приводит к росту потребления растениями воды с учётом роста испаряемости с поверхности почвы. А я говорю, что есть другие факторы потепления. И та работа эти факторы просто не учитывает. Уже сейчас морские суда выбрасывает гораздо меньше серы. И концентрация аэрозолей будет падать. Это даст дополнительное потепление.

Метан может за счёт транспорта воды в стратосферу заметно сказаться на климате полярных областей (за счёт усиления образования перламутровых облаков, которые могут заметно влиять на радиационный баланс поверхности там во время полярной ночи)

Правильно и это очень сильно повлияет на альбедо, что и вызовет значительный глобальный рост температуры.

[crazy_terraformer]

Как насчёт Чёрной Африки? Не будет ли она основным эмитентом аэрозолей во второй половине XXI века, не будет ли она жечь самые сернистые нефтепродукты и угли?
Промышленная революция постучится и туда. Рынок дешёвых рабочих рук...

[AlexAV]

Так в том то и дело, что потепление будет происходить не только потому что будет расти СО2, но и в том числе потому что концентрация аэрозолей в атмосфере будет падать. Вот я и ответил на сообщение, которое процитировано ниже.

Ещё раз. Следите за логикой. Вы говорите, что потепление вызванное СО2 не приводит к росту потребления растениями воды с учётом роста испаряемости с поверхности почвы.

Даже в том случае если эмиссия антропогенных аэрозолей обратится в ноль всё равно транспирация фитоценозов при новой (более высокой) концентрации углекислого газа (уже в отсутствии аэрозолей и с климатом, который в ситуации новой концентрации СO2 в отсутствие антропогенных аэрозолей установится) будет ниже, чем чем была в доиндустриальный период (когда также количество антропогенных аэрозолей было незначительно, но концентрация СO2 была ниже).

Правильно и это очень сильно повлияет на альбедо, что и вызовет значительный глобальный рост температуры.

У этого влияние есть потолок. Как только полярные льды полностью растают дальнейшее повышение температуры уже будет мало влиять на альбедо поверхности планеты (общее альбедо после этого будет меняться только в результате изменения количества облаков).

Полное таяние арктических льдов при условие фиксированной облачности добавит к общему форсированию 0.71 Вт/м2 (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019GL082914). Однако в реальности облачность фиксированной не будет. Над поверхностью Северного Ледовитого океана освободившейся ото льда облачность выше, чем над поверхностью покрытой льдом (https://www.nature.com/articles/s41598-019-44155-w), при этом облачный покров над частью Северного ледовитого океана освободившейся ото льда составляет около 81%. Понятно, что этот рост облачности при таяние льдов будет существенно уменьшать эффект альбедо. Альбедо облаков приблизительно равно альбедо льда, однако, облака дают не только вклад в альбедо, но и в парниковый эффект (они задерживают не только излучение Солнца идущее к Земле, но и и длинноволновое излучение Земли исходящая от поверхности в космос). Вклад в парниковый эффект от тропосферных облаков над Северным ледовитым океаном составляет около 0.3 от их вклада в альбедо (эффект альбедо от тропосферной облачности существенно выше, чем их вклад в парниковый эффект). Исходя из этого полный максимальный вклад таяния арктического льда в глобальное форсирование (с учётом роста облачности) можно оценить как  0.31 Вт/м2. Форсирование от углекислого газа сейчас оценивается как 2 Вт/м2.  Т.е. понятно, что эффект альбедо, который может дать полное таяние арктических льдов существенно меньше, чем текущее форсирование от углекислого газа. Какую-то поправку это может дать, но мало вероятно что изменит картину принципиально.

Опять же... Полное таяние арктических льдов - это плюс несколько миллионов км2 акватории с которой вода может свободно испаряться. На осадках в Евразии это обязательно должно в какой-то мере сказаться, причём скорее в положительную сторону.

P.S. Самое интересное тут следующее. Лучший способ уменьшить относительный вклад потепления от этих прочих факторов - ещё больше поднять концентрацию углекислого газа в атмосфере. Т.е. сколько её не повышай тот же эффект альбедо от таяния арктических льдов выше отмеченных 0.31 - 0.71 Вт/м2 не будет, но сравнивать его надо уже будет не с 2 Вт/м2 форсирования от подъёма концентрации CO2 c 280 ppm до 410 ppm, а скажем с 5.3 Вт/м2 форсирования от подъёма концентрации CO2 c 280 ppm до 750 ppm, на фоне которых они будут становиться совсем уже небольшими поправками.

[clathrate gun]

Полное таяние арктических льдов при условие фиксированной облачности добавит к общему форсированию 0.71 Вт/м2

Это с учётом сокращения площади снежного покрова на суше в Северном полушарии?

[AlexAV]

Это с учётом сокращения снежного покрова на суше в Северном полушарии?

Нет, конкретно эта цифра - только Арктика. Однако в не Арктики, т.е. в средних широтах, снег лежит только во время периода с достаточно низким положением Солнца над горизонтом (и, соответственно, низкой инсоляции), плюс исчезновение снежных покровов в средних широтах должно сопровождаться высокой облачностью (как на широте, скажем, Москвы в декабре - январе могут быть положительные температуры при ясном небе - не очень понятно просто физически, при ясном небе тут в зимние месяцы радиационный сильно отрицательный). А облака сами по себе имеют высокое альбедо.  Эти факторы должны существенно ограничивать влияние снеговых покровов в средних широтах. 

[clathrate gun]

Нет, конкретно эта цифра - только Арктика.

Нет ну это тогда несерьёзно. Вы сами тут много писали о том как сильно потеплеют зимы в Сибири если Арктика растает. А как спор зашёл о форсинге так быстро забыли сей факт.

Однако в не Арктики, т.е. в средних широтах, снег лежит только во время периода с достаточно низким положением Солнца над горизонтом (и, соответственно, низкой инсоляции),

А по этому видео так не скажешь.

https://www.youtube.com/watch?v=JurJK9yB3FM

[clathrate gun]

Вот 22 марта. Солнце уже прилично светит в средних широтах. А снега там завались.

[Vadims]

Какой метод уменьшения альбедо планеты наиболее дешевый и эффективный?

[AlexAV]

Какой метод уменьшения альбедо планеты наиболее дешевый и эффективный?

Судя по всему - добавить метана в атмосферу вплоть до концентраций 8-10 ppm. Такие концентрации могут дать формирование достаточно плотного слоя перламутровых облаков в полярных областях (фотохимические реакции с участием метана - один из главных источников водяного пара в стратосфере) для того чтобы вызванный ими парниковый эффект был достаточен для такого регионального потепления в высоких широтах, которое бы не давало образовываться льдам.

Подробнее об этом предполагаемом эффекте можно найти в этой работе: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/98GL02492

[Vadims]

Какой метод уменьшения альбедо планеты наиболее дешевый и эффективный?

Судя по всему - добавить метана в атмосферу вплоть до концентраций 8-10 ppm. Такие концентрации могут дать формирование достаточно плотного слоя перламутровых облаков в полярных областях (фотохимические реакции с участием метана - один из главных источников водяного пара в стратосфере) для того чтобы вызванный ими парниковый эффект был достаточен для такого регионального потепления в высоких широтах, которое бы не давало образовываться льдам.

Подробнее об этом предполагаемом эффекте можно найти в этой работе: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/98GL02492

Сколько это будет стоить? И насколько это будет эффективно (какой прирост температуры и на какое время)?