Thomas Dalton
0 
3451
815
Poate ai aflat cândva că „aerul cald crește și aerul rece se scufundă”. Dar asta nu este întotdeauna adevărat.
Acest lucru se datorează faptului că flotabilitatea aerului - capacitatea sa de a crește - este dictată atât de temperatura cât și de cât de mult conține vapori de apă. Aerul uscat conține în principal elementele de azot și oxigen, asamblate în diferite molecule. Vaporii de apă sunt mai puțin densi decât aceste molecule grele; în aerul umed, vaporii de apă ocupă spațiul care ar fi ocupat în mod normal de azot și oxigen. Cunoscut drept „efectul de flotabilitate a vaporilor”, acest fenomen face ca aerul umed să fie mai ușor decât aerul uscat de aceeași temperatură, presiune și volum.
La scară largă, efectul de flotabilitate a vaporilor ajută la direcționarea mișcării aerului prin cea mai joasă regiune a atmosferei, cunoscută sub denumirea de troposferă și afectează în special aerul în regiunile tropicale umede. Chiar și la tropice, unele zone de aer rămân relativ uscate în comparație cu aerul mai umed situat spre est sau vest. Acum, un nou model climatic sugerează că acest ciclu de creștere a aerului umed și de scufundare a aerului uscat ar putea întruchipa oarecum efectele schimbărilor climatice la tropice.
„Fără acest efect, încălzirea climatică [în regiunile tropicale] ar fi și mai rea”, a declarat autorul studiului Da Yang, profesor asistent de științe atmosferice la Universitatea din California, Davis și om de știință al facultății comune cu Laboratorul Național Lawrence Berkeley. Conform modelului lui Yang, care a fost publicat pe 6 mai în revista Science Advances, efectul de flotabilitate a vaporilor amplifică cantitatea de energie termică (căldură) eliberată în spațiu din regiunile tropicale, de ordinul a aproximativ 1 până la 3 wați pe metru pătrat. Modelul sugerează că, pe măsură ce climele tropicale se încălzesc, efectul ar putea crește exponențial, ceea ce înseamnă că regiunea ar elibera din ce în ce mai multă căldură, chiar dacă temperaturile cresc.
Legate de: Dovadă fotografică a schimbărilor climatice: imagini în timp în ghețarii în retragere
Acestea fiind spuse, efectul de flotabilitate a vaporilor nu anulează în niciun fel efectele schimbărilor climatice, a spus Yang. Dar acesta ar putea stabiliza oarecum climele tropicale, în timp ce temperaturile la stâlpii Pământului urcă într-un ritm relativ mai rapid, a spus el.
Dar cum funcționează asta exact?
Norii și cerul senin
Efectul de flotabilitate a vaporilor "a fost cunoscut de meteorologi de foarte mult timp", a spus cel puțin un secol Olivier Pauluis, profesor de Matematică și Atmosferă / Știința Oceanului la Universitatea din New York, care nu a fost implicat în studiu, . Deși este familiar pentru mulți, noțiunea că aerul cald crește mereu și aerul rece scufundă întotdeauna este o „presupunere incorectă”, a spus el.
„„ Înțelepciunea convențională ”corectă se întoarce la principiul lui Arhimede și este că aerul ușor crește, aerul puternic se scufundă. Cu toate acestea, aerul umed este mai ușor decât aerul uscat de aceeași temperatură și presiune, a spus Pauluis.
În timp ce modelele moderne de schimbare climatică iau în considerare această înțelepciune, Yang și-a propus să investigheze modul în care aerul umed al tropicalelor influențează încălzirea generală în regiune, mai precis.
Tropicalele se află la aproximativ 20 de grade de ecuator, înfășurate în jurul planetei ca o centură, potrivit National Geographic. În tropice, tiparele globale ale circulației aerului generează coloane de aer umed și coloane de aer relativ uscat care stau unul lângă celălalt, extinzându-se spre orizont, a spus Yang. Același model de coloane de aer alternante se manifestă și la scări mai mici, dar aceste buzunare localizate de aer se disipează în câteva zile, în timp ce cele pe scară mai mare rămân stabile pe perioade lungi de timp și influențează climatul pe tropice, a spus el..
Norii și furtunile se formează în aerul umed, în timp ce cerul senin acoperă în mare parte regiunile uscate, a spus Yang. Vaporii de apă acționează ca un gaz cu efect de seră, capcând energia termică emisă din oceane, uscat și din regiunile inferioare ale atmosferei; prin urmare, puțină energie poate scăpa în spațiu din regiunile mai umede ale tropice. "Cea mai mare parte a energiei ar fi emisă din regiunile cu cer senin, nu din nori", a spus Yang.
Aici intră în joc efectul de flotabilitate a vaporilor.
Conform modelelor de computer ale echipei, aerul răcoros cu vaporii de apă se ridică în sus, formând nori și aruncând ploaie pe măsură. Între timp, un aer relativ uscat și cald se scufundă în regiuni clare ale cerului. Pe măsură ce clima tropicală se încălzește, mai multă apă se încălzește și se tranziționează în forma sa vaporoasă, ceea ce face ca aerul de sus să crească din ce în ce mai umed. Modificarea ulterioară a flotabilității conduce aerul umed în sus și antrenează ondulările prin aerul din jur; aceste ondulări, cunoscute sub denumirea de valuri de gravitație atmosferică, împing căldura din aerul umed și în aerul uscat din apropiere, a spus Yang.
Practic, valurile echilibrează creșterea bruscă a flotabilității vaporilor prin reducerea oricărei flotabilități suplimentare furnizate de căldură, a spus el.
Acest ciclu conduce din ce în ce mai multă căldură în aerul uscat, ceea ce lasă energia termică în cerul senin de mai sus, a spus Yang.
„Cu alte cuvinte, [flotabilitatea vaporilor] va face ca aerul uscat să se scufunde și mai cald”, permițând să fie emisă mai multă căldură din regiunile cu cer senin, a spus Yang. „Dacă nu avem acest efect de flotabilitate a vaporilor, ar fi probabil invers”, ceea ce înseamnă că aerul din ce în ce mai cald ar crește în regiunile umede, unde căldura lui ar fi prinsă sub nori, a adăugat el.
Concluzia nu este „în mod necesar revoltătoare”, așa cum au știut oamenii de știință despre efectul de flotabilitate a vaporilor de mult timp, a spus Pauluis. Cu toate acestea, subliniază necesitatea de a ține cont atât de temperatură cât și de umiditatea relativă atunci când modelăm schimbările climatice, în special în regiunile tropicale, a adăugat el.
Privind cu nerăbdare, Yang și coautorii săi își propun să dezvolte modele la scară largă pentru a-și testa teoria. În studiul actual, au modelat sisteme la scară mică de aer umed și uscat, care au rămas stabile în timp, așa cum ar face un sistem pe scară largă. Pentru a dezvolta un model la scară largă, care să surprindă activitățile de pe tropice, în general, echipa va necesita mult mai multă putere de calcul. În plus, Yang speră să strângă date observaționale din diferite regiuni tropicale, pentru a vedea cum se mențin predicțiile echipei în lumea reală.
"De asemenea, vrem să știm. Cum influențează flotabilitatea vaporilor norii și vânturile pe Pământ?" el a spus.
"O provocare centrală în predicția schimbărilor climatice viitoare constă în evaluarea corectă a schimbărilor la nori de nivel scăzut, care este în cazul în care efectul [flotabilitatea vaporilor] este mai semnificativ", a adăugat Pauluis.
- 6 Efectele neașteptate ale schimbărilor climatice
- 5 Moduri în care schimbările climatice vă vor afecta sănătatea
- Realitatea schimbărilor climatice: 10 mituri agitate
Publicat inițial la .
OFERTA: Economisiți 45% pe „Cum funcționează„ Tot despre spațiu ”și„ Tot despre istorie ”!
Pentru o perioadă limitată de timp, puteți extrage un abonament digital la oricare dintre cele mai vândute reviste științifice pentru doar 2,38 USD pe lună sau 45% din prețul standard pentru primele trei luni.
Vezi toate comentariile (0)