В жаркие периоды на Земле засухи чередовались с наводнениями — исследование

В предыдущие тепличные периоды на Земле циклы засухи сменяли мощные ливневые штормы на сотни километров, которые могли за считанные часы сбросить более 30 сантиметров осадков, показало исследование, опубликованное 3 ноября в журнале Nature.

Пока ученым мало что известно о том, как атмосфера и климат вели себя в так называемые тепличные периоды на ранней Земле. Однако в новом исследовании ученые из Гарвардского университета обнаружили, что в эти периоды сильной жары Земля, возможно, переживала циклы засухи, за которыми следовали сильные ливневые штормы, охватывающие огромные территории.

«Если сегодня посмотреть на большой участок глубоких тропиков, то где-то в нем всегда идет дождь, — сказал научный сотрудник Джейкоб Сили Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS). — Но мы обнаружили, что в чрезвычайно теплом климате на огромной части океана несколько дней могли пройти без осадков. Затем, внезапно, сильный ливень мог разразиться почти по всей территории, пролив огромное количество дождя. Затем это затихало на пару дней и повторялось».

«Этот эпизодический цикл наводнений представляет собой новое и совершенно неожиданное атмосферное состояние», — добавил профессор Робин Вордсворт из SEAS.

В атмосферной модели ученые повысили температуру поверхности моря Земли до 54 °C, либо добавив больше CO2 — примерно в 64 раза больше, чем в настоящее время в атмосфере, — либо увеличив яркость солнца примерно на 10 процентов.

При таких температурах в атмосфере начинают происходить удивительные вещи. Когда воздух вблизи поверхности становится чрезвычайно теплым, поглощение солнечного света атмосферным водяным паром нагревает воздух над поверхностью и образует так называемый «слой торможения», барьер, который предотвращает подъем конвективных облаков в верхние слои атмосферы и образование дождевых облаков. Вместо этого все это испарение застревает в приповерхностной атмосфере.

В то же время в верхних слоях атмосферы, над слоем торможения, образуются облака, так как тепло уходит в космос. Дождь, образующийся в этих облаках верхнего уровня, испаряется, не достигнув поверхности, возвращая всю эту воду в систему.

Через несколько дней испарительное охлаждение от ливней в верхних слоях атмосферы разрушает барьер, вызывая многочасовой потоп. В одном моделировании исследователи наблюдали больше осадков за шестичасовой период, чем некоторые тропические циклоны выпадают в течение нескольких дней.

После шторма облака рассеиваются, и осадки прекращаются на несколько дней, так как атмосферная батарея заряжается, и цикл продолжается.

«Наше исследование показывает, что в климатической системе все еще много сюрпризов, — сказал Сили. — Хотя повышение температуры поверхности моря на 30 градусов намного больше, чем прогнозируется для вызванного человеком изменения климата, перенос атмосферных моделей на незнакомую территорию может дать представление о том, на что способна Земля».