Phillip Hopkins
0 
4470
912
Možná jste se jednou dozvěděli, že „teplý vzduch stoupá a chladný vzduch klesá“. Ale to není vždy pravda.
Je to proto, že vztlak vzduchu - jeho schopnost stoupat - je dán jak teplotou, tak množstvím vodní páry, kterou obsahuje. Suchý vzduch většinou obsahuje prvky dusík a kyslík, sestavené do různých molekul. Vodní pára je méně hustá než tyto těžké molekuly; ve vlhkém vzduchu zabírá vodní pára prostor, který by za normálních okolností zabíral dusík a kyslík. Tento jev známý pod názvem „vztlak páry“ způsobuje, že vlhký vzduch je světlejší než suchý vzduch o stejné teplotě, tlaku a objemu..
Ve velkém měřítku efekt vztlaku páry pomáhá řídit pohyb vzduchu přes nejnižší oblast atmosféry, známou jako troposféra, a zejména ovlivňuje vzduch přes vlhké tropické oblasti. I v tropech zůstávají některé skvrny vzduchu relativně suché ve srovnání s vlhkým vzduchem na východ nebo západ. Nový klimatický model nyní naznačuje, že tento cyklus stoupání vlhkého vzduchu a propadávání suchého vzduchu může do jisté míry tlumit dopady změny klimatu v tropech.
„Bez tohoto účinku by oteplování klimatu [v tropických oblastech] bylo ještě horší,“ řekl autor studie Da Yang, pomocný profesor atmosférických věd na Kalifornské univerzitě, Davis a společný vědecký pracovník s Lawrence Berkeley National Laboratory. Podle Yangova modelu, který byl publikován 6. května v časopise Science Advances, účinek vztlak páry zvyšuje množství tepelné energie (tepla) uvolňované do vesmíru z tropických oblastí, řádově asi 1 až 3 watty na metr čtvereční. Model naznačuje, že při teplém tropickém podnebí by se účinek mohl exponenciálně zvyšovat, což znamená, že region by uvolňoval stále více tepla, i když se teploty zvyšují.
Příbuzný: Fotografický důkaz změny klimatu: Časosběrné snímky ustupujících ledovců
To znamená, že účinek vztlak páry v žádném případě nezruší účinky změny klimatu, řekl Yang. Může to ale trochu stabilizovat tropické podnebí, zatímco teploty na pólech Země stoupají poměrně rychlejší rychlostí, řekl..
Ale jak to funguje, přesně?
Mraky a jasno
Efekt vztlaku páry „je meteorologům znám již velmi dlouho“, alespoň v století, Olivier Pauluis, profesor matematiky a atmosféry / oceánu na New York University, který se studie nezúčastnil, uvedl v e-mailu . Ačkoli je to pro mnohé známé, představa, že teplý vzduch vždy stoupá a chladný vzduch se vždy potápí, je „nesprávným předpokladem“, řekl..
"Správná 'konvenční moudrost' se vrací k Archimedesovu principu a je to, že lehký vzduch stoupá, těžký vzduch klesá." Vlhký vzduch je však lehčí než suchý vzduch se stejnou teplotou a tlakem, řekl Pauluis.
Zatímco moderní modely změny klimatu berou tuto moudrost v úvahu, Yang si kladl za cíl prozkoumat, jak vlhký vzduch tropů ovlivňuje celkové oteplování v regionu, konkrétněji.
Tropy leží podle asi 20 stupňů od rovníku, obalené kolem planety jako pás, podle National Geographic. V tropech vytvářejí globální vzorce cirkulace vzduchu sloupce vlhkého vzduchu a sloupce relativně suchého vzduchu, které sedí vedle sebe a rozprostírají se směrem k obloze, řekl Yang. Stejný vzorec střídavých vzduchových sloupců se také projevuje v menších měřítcích, ale tyto lokalizované kapsy vzduchu se rozptýlí během několika dnů, zatímco ty větší velikosti zůstávají stabilní po dlouhou dobu a ovlivňují klima napříč tropy, řekl..
Ve vlhkém vzduchu se tvoří mraky a bouřky, zatímco suché oblasti do značné míry pokrývají jasné oblohy, řekl Yang. Vodní pára působí jako skleníkový plyn, zachycující tepelnou energii emitovanou z oceánů, půdy a nižších oblastí atmosféry; proto může z vesmíru unikat z vlhčích oblastí tropů jen málo energie. „Většina energie by byla emitována z oblastí jasného nebe, ne z mraků,“ řekl Yang.
Zde začíná hrát efekt vztlaku páry.
Podle počítačových modelů týmu stoupá chladný vzduch naplněný vodní parou vzhůru, vytvářející mračna a klesající déšť. Mezitím se v čistých oblastech oblohy propadá relativně suchý teplý vzduch. Jak se tropické klima zahřívá, více vody se zahřívá a přechází do jeho parní formy, což způsobuje, že vzduch nad ním roste stále více a více. Následná změna vztlaku tlačí vlhký vzduch nahoru a vlní okolní vzduch; tyto vlnky, známé jako atmosférické gravitační vlny, vytlačují teplo z vlhkého vzduchu do okolního suchého vzduchu, řekl Yang.
Vlny v podstatě vyrovnávají náhlé zvýšení vztlaku par snížením případného dodatečného vztlaku poskytovaného teplem.
Tento cyklus vede stále více tepla do suchého vzduchu, který uvolňuje tepelnou energii na čistou oblohu nad, řekl Yang.
„Jinými slovy, [vztlak páry] způsobí, že klesající suchý vzduch bude ještě teplejší,“ dovolil, aby z oblastí s jasnou oblohou bylo emitováno více tepla, řekl Yang. "Pokud nebudeme mít tento účinek na vztlak par, pravděpodobně to bude naopak," což znamená, že ve vlhkých oblastech, kde by se jeho teplo zachytávalo pod mraky, by vzrůstal teplý vzduch..
Nález není „nutně průkopnický“, jak vědci věděli o efektu vztlaku páry po dlouhou dobu, řekl Pauluis. Zdůrazňuje však potřebu zohlednit jak teplotu, tak relativní vlhkost při modelování změny klimatu, zejména v tropických oblastech, dodal.
Těšíme se, že Yang a jeho spolupředsedové se snaží vyvinout rozsáhlé modely, které otestují jejich teorii. V této studii modelovali systémy vlhkého a suchého vzduchu v malém měřítku, které zůstaly časem stabilní, jak by to bylo ve velkém měřítku. K vytvoření modelu v plném měřítku, který zachycuje aktivitu napříč tropy, bude tým vyžadovat mnohem větší výpočetní výkon. Kromě toho Yang doufá, že shromáždí pozorovací údaje z různých tropických oblastí, aby viděl, jak předpovědi týmu drží skutečný svět.
"Chceme také vědět, jaký vliv má vztlak páry na vítr a vítr na Zemi?" řekl.
„Ústřední výzva v předpovídání budoucích klimatických změn spočívá ve správném posouzení změn v oblacích nízké úrovně, což je významnější účinek [vztlak par],“ dodal Pauluis.
- 6 Neočekávané dopady změny klimatu
- 5 způsobů, jak změna klimatu ovlivní vaše zdraví
- Realita změny klimatu: 10 mýtů bylo zmláceno
Původně publikováno dne .
NABÍDKA: Ušetřete 45% za „Jak to funguje“ Vše o vesmíru a Vše o historii!
Na omezenou dobu můžete uzavřít digitální předplatné kteréhokoli z našich nejprodávanějších vědeckých časopisů za pouhých 2,38 $ měsíčně nebo 45% slevu ze standardní ceny za první tři měsíce.Zobrazit nabídku
Zobrazit všechny komentáře (0)