Варианты глобального изменения климата и их последствия для жизни и цивилизации

[DimVad]

Только этот механизм и никакой другой обеспечивает наблюдаемую среднеглобальную температуру на поверхности Земли в +15 С, вместо "технической" расчётной в +88 С для безбиотной копии Земли.

Ну так увеличение углекислого газа в атмосфере приводит к тому, что "леса разрастаются" и увеличение испарения компенсирует "парниковый эффект". Всё чудно сбалансировано !

[videm]

По поводу СО2 и урожайности, повторю ранее удаленную мной картинку.
Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора или "Закон минимума (бочка Либиха)"

Наиболее значим тот элемент, который в минимуме.
Не думаю, что среди множества других факторов, именно концентрация СО2 сейчас ограничивает урожайность или продукционный процесс. Это, наверное, только в теплице можно полностью создать идеальные условия по климату, по влажности, по минеральному содержанию почвы, чтобы думать о недостатке СО2.

[videm]

Всё просто. Площадь поверхности листьев 1 гектара леса составляет 10 гектаров и больше. Поэтому с одного квадратного километра леса воды испаряется в 4-5 раза больше чем с того же квадрата поверхности океана – это для экваториальной зоны

Можете привести глобальную карту испарения (мм/год)?

[DimVad]

Не думаю, что среди множества других факторов, именно концентрация СО2 сейчас ограничивает урожайность или продукционный процесс.

Были сообщения о увеличении скорости роста лесов в Канаде, Бразилии и у нас в Сибири. Сейчас "рабочая гипотеза" - именно рост концентрации углекислоты.
Так что бочка не совсем правильно нарисована. Хотя в будущем...

[videm]

Сейчас "рабочая гипотеза"

Вы подали мне идею. Позавчера общался с ботаниками, которые ищут причину подъема верхней границы леса: если связать ее с увеличением СО2, то связь эта будет наилучшей, чем с любым другим фактором- и, главное, все объясняет! Потроллю их по случаю.

бочка не совсем правильно нарисована.

Можно попробовать нарисовать правильно.

[DimVad]

Можно попробовать нарисовать правильно.

Ну, сейчас в средних широтах и тропиках самая низкая дощечка - это таки углекислый газ. В пустынях - вода. ИМХО, конечно.

[videm]

сейчас в средних широтах и тропиках самая низкая дощечка - это таки углекислый газ

То есть прирост деревьев  или урожай в той же Москвоской или Волгоградской области сейчас зависит не от того, будут ли в вегетационный период те же. например. дожди (и сколько), а от концентрации СО2? Смело!

[Проходящий Кот]

Каждый раз нужно напоминать, что действуют все факторы, или все таки это можно понимать это по умолчанию?

[videm]

Каждый раз нужно напоминать, что действуют все факторы, или все таки это можно понимать это по умолчанию?

Я бы не покушался без веских обоснований на законы плодородия (в данном случае закон минимума). Вы можете создать по оптимуму все: температуру, СО2. внести все удобрения в оптимальной дозеи т.д., но... будет засуха и толку не будет никакого. То. что в минимуме, сильнее всего скажется на урожае. И сейчас концентрация СО2 не самый главный фактор, если только речь не идет о теплицах. Можно для примера выбрать конкретный район и культуру и  посмотреть внимательнее, чего там достаточно, а чего не хватает.

[Valeyar]

Осталось только выяснить простые вопросы:
--- Откуда появится столько тепла?

Подвод тепла есть, сплошная облачность перекрывает отвод тепла излучением.
Вот прикидка на пальцах (на одном авиационном форуме обсуждали):

Ещё пара замечаний о скорости изменения климата вне биотической регуляции.
Ну хорошо, среднеглобальная +88°С это, конечно, крах экономики, сокращение рождаемости, и т.д. и т.п., но не стерилизация биоты, потому как среднеглобальная. А что будет с учётом фактически существующего на планете океана? А вот при наличии океана в начальной фазе разрегулирования, после исчезновения биотической регуляции, как раз и будет стерилизация и… не будет океана. Сначала температура приповерхностного слоя воздуха на суше поднимется до тех же среднеглобальных +88, затем начнутся непрекращающиеся тауфуны и как следствие быстрый прогрев верхних слоёв океана. Облачность станет почти сплошной, планетарное альбедо увеличится до 0,7 - почти до венерианского значения, поглощение солнечной энергии уменьшится в два или более раза, но ещё больше уменьшится отвод тепла тепловым излучением в космос – излучение станет уходить не напрямую с поверхности в космос, а переизлучаться через облачный слой, верхняя поверхность которого имеет температуру близкую к нулю градусов Цельсия, и поток теплового излучения с неё значительно ниже, чем с горячей поверхности. Поэтому тепловое излучение поверхности будет не уходить в космос, а греть атмосферу.

Масса гидросферы 1450∙10^18 килограмм, общая площадь поверхности Земли 5,08∙10^18 см2, соответственно на каждый квадратный сантиметр поверхности приходится водяной столб 2850 метров, соответственно, при полном испарении океана давление атмосферы составит не менее 285 атм. В начальной фазе испарения при исходных температуре поверхности океана +15°С, солнечной постоянной 1388 Вт/м2 (0,14 Вт/см2), планетарном альбедо 0,7 - поглощаемая солнечная энергия составит 0,04 Вт/см2. Тогда: чтобы нагреть 1 грамм воды с 15 до 100°С (360 Дж), испарить его же (2300 Дж), нагреть его же до 460°С ( 1340 Дж – взято явно завышенное среднее значение теплоёмкости перегретого пара 3,7 Дж/гр К – это 200 атм при 380°), нужно время 4000 Дж / 0,04 Вт = 100000 секунд, с учётом того, что единовременно освещается половина поверхности планеты – 200 000 сек.

Это 56 часов. Это оценка среднего темпа испарения океана при разбалансировке теплового баланса – 1 сантиметр глобального водного покрытия за 56 часов. В начальной стадии при давлении атмосферы до 200 атм, темп испарения на треть выше.

Весь столб в 2850 метров (среднеглобального распределения воды), без учёта увеличения температуры кипения с увеличением давления атмосферы, и большей теплоёмкости парообазования, выкипел бы за 1822 года. Замечание – отклонение местной нормали от направления на солнце учитывается через принятое планетарное альбедо в 0,7 (у Венеры 0,76), отсюда значение 0,04 Вт на кв.см., солнечная постоянная на см2 – 0,14 Вт. Впрочем, весь процесс происходит при сплошной облачности.

Итак, выкипевший океан даст атмосферу в 285 атмосфер при 460°С. Без учёта дегазации литосферы и вулканических газов. Это и есть фактор стерилизации биоты в контексте ППТЭ-6 (причины прекращения технологической эры номер шесть).

[Проходящий Кот]

И чего же такого не случилось за 4 млрд лет?

[crazy_terraformer]

Ну хорошо, среднеглобальная +88°С это, конечно, крах экономики, сокращение рождаемости, и т.д. и т.п., но не стерилизация биоты, потому как среднеглобальная. А что будет с учётом фактически существующего на планете океана? А вот при наличии океана в начальной фазе разрегулирования, после исчезновения биотической регуляции, как раз и будет стерилизация и… не будет океана. Сначала температура приповерхностного слоя воздуха на суше поднимется до тех же среднеглобальных +88, затем начнутся непрекращающиеся тауфуны и как следствие быстрый прогрев верхних слоёв океана. Облачность станет почти сплошной, планетарное альбедо увеличится до 0,7 - почти до венерианского значения, поглощение солнечной энергии уменьшится в два или более раза, но ещё больше уменьшится отвод тепла тепловым излучением в космос – излучение станет уходить не напрямую с поверхности в космос, а переизлучаться через облачный слой, верхняя поверхность которого имеет температуру близкую к нулю градусов Цельсия, и поток теплового излучения с неё значительно ниже, чем с горячей поверхности. Поэтому тепловое излучение поверхности будет не уходить в космос, а греть атмосферу.

Повторяю вопрос.
А как же было до выхода растений на сушу?

И чего же такого не случилось за 4 млрд лет?

Первые организмы появились на Земле в результате химической эволюции не позднее 3,5 млрд лет назад, а по некоторым данным — 4,1 млрд лет назад... Около 500 миллионов лет назад растения и грибы вышли на сушу.

Мировой океан в этот период уже существовал. Почему мы (эукариоты) тогда существуем?

[Valeyar]

И чего же такого не случилось за 4 млрд лет?

Это тема для исследования. Светимость солнца меньше, альбедо выше, состав атмосферы другой... Почему растительность вышла на сушу так поздно, этому нет толкового объяснения.
 Земля гораздо больше похожа на космический корабль с очень тонко настроенной системой жизнеобеспечения.

Факт состоит в том, что сейчас Земля не находится в "зоне обитаемости", то что под этим подразумевается правильнее называть "зона жидкой воды". Рано или поздно придётся разделять понятие "зона жидкой воды" и вводить понятие "зона обитаемости в условиях биотической регуляции".

[Aluminium]

Способность биосферы регулировать климат продемонстрирована в модели Маргариткового мира. По мере роста светимости Солнца Земля постепенно разогревается и, по аналогии с Маргаритковым миром, можно ожидать, что в какой-то промежуток времени благоприятный климат будет поддерживаться за счёт биосферы, без которой быстро наступит состояние Венеры. В это время, действительно, существенное вмешательноство в биосферу чревато нарушением регуляции климата и необратимым потеплением. Неясно, однако, наступило ли это время и наступит ли.

[Valeyar]

Ещё к размышлению факт. За последний миллиард лет на Земле только три периода существовало полярное оледенение (гренландия, антарктида) 200 миллионов лет, 100 млн, и последнее начавшееся 10 млн лет назад.   

[Проходящий Кот]

При наличии материка на полюсе оледенение там получается автоматически.
При его уходе оно также исчезает......

[Valeyar]

При наличии материка на полюсе оледенение там получается автоматически.
При его уходе оно также исчезает......

От несовсем так до совсем не так.
Ледяному покрову антарктиды не более 4 млн лет, она же у полюса горадо дольше.

[Проходящий Кот]

Сколько?
https://wiki2.org/ru/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B4%D0%B0
"По словам академика Владимира Михайловича Котлякова, ледниковый покров материка образовался не позднее чем 5 миллионов лет назад, но, что более вероятно, 30-35 миллионов лет назад[17]. Этому способствовал, по-видимому, разрыв перемычки, соединяющей Южную Америку и Антарктический полуостров, что привело, в свою очередь, к формированию антарктического циркумполярного течения (течения Западных Ветров) и изоляции приантарктических вод от остальной части Мирового океана — эти воды составляют так называемый Южный океан."

[Митрич]

И сейчас концентрация СО2 не самый главный фактор

Максимальная эффективность фотосинтеза при прочих оптимальных условиях достигается при концентрации СО2 0,3%, т.е. в 10 раз больше ныне существующей, при этом эффективность будет в два раза выше нынешней. В общем это означает, что "нормальное" содержание СО2 в земной атмосфере в разы выше его современной концентрации.

[Rattus]

Максимальная эффективность фотосинтеза

Только для C3-фотосинтетиков. Кукурузе, сахарному тростнику, пшену и сорго - пофиг.

достигается при концентрации СО2 0,3%

Свыше 0,1% разница уже незначительна. И она будет достигнута не позднее чем через 300 лет при сегодняшних темпах его повышения. Половина от него - через 48 лет.