Možná jste se jednou dozvěděli, že „teplý vzduch stoupá a chladný vzduch klesá.“ Ale to neplatí vždy.

Je to proto, že vztlak vzduchu – jeho schopnost stoupat – je dán jak jeho teplotou, tak i tím, kolik vodní páry obsahuje. Suchý vzduch obsahuje většinou prvky dusíku a kyslík, shromážděné do různých molekul. Vodní pára je méně hustá než tyto těžké molekuly; ve vlhkém vzduchu vodní pára zabírá prostor, který by za normálních okolností zabíral dusík a kyslík. Tento jev, známý jako „efekt vztlaku páry“, činí vlhký vzduch lehčí než suchý vzduch stejné teploty, tlaku a objemu.

Ve velkém měřítku pomáhá efekt vztlaku par nasměrovat pohyb vzduchu do nejnižší oblasti atmosféry, známé jako troposféra, a zvláště ovlivňuje vzduch ve vlhkých tropických oblastech. I v tropech zůstávají některé části vzduchu relativně suché ve srovnání s vlhčím vzduchem umístěným na východ nebo na západ. Nový klimatický model nyní naznačuje, že tento cyklus vlhkého vzduchu stoupá a suchý vzduch potopení může poněkud tlumit účinky c mírná změna v tropech.

„Bez tohoto efektu by bylo oteplování klimatu ještě horší,“ uvedl autor studie Da Yang, odborný asistent věd o atmosféře na Kalifornské univerzitě v Davisu a společný vědecký pracovník s Lawrence Berkeley National Laboratory. . Podle Yangova modelu, který byl publikován 6. května v časopise Science Advances, účinek vztlaku par zesiluje množství tepelné energie (tepla) uvolněné do vesmíru z tropických oblastí, řádově o 1 až 3 watty na metr čtvereční . Tento model naznačuje, že při teplém tropickém podnebí by se účinek mohl exponenciálně zvyšovat, což znamená, že by region vypouštěl stále více tepla, a to i při stoupajících teplotách.

Související: Fotografický důkaz změny klimatu: čas -Lapse Images of Retreating Glaciers

To znamená, že účinek vztlaku par v žádném případě nezruší účinky změny klimatu, řekl Yang. Může však do určité míry stabilizovat tropické podnebí, zatímco teploty u pólů Země stoupají poměrně rychlejší rychlostí, řekl.

Ale jak to přesně funguje?

Mraky a jasná obloha

Efekt vztlaku par „je meteorologům znám již velmi dlouho“ minimálně jedno století, řekl profesor e-mailu Olivier Pauluis, profesor matematiky a atmosféry / oceánské vědy na New York University, který se studie nezúčastnil. I když je mnohým známý, představa, že teplý vzduch vždy stoupá a chladný vzduch vždy klesá, je „nesprávným předpokladem,“ řekl.

„Správná„ konvenční moudrost “sahá zpět k Archimédovu principu a je to 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 tuto moudrost zohledňují, Yang se snažil vyšetřit jak vlhký vzduch v tropech ovlivňuje celkové oteplování v této oblasti, konkrétněji.

Tropy leží zhruba 20 stupňů od rovníku a podle National Geographic jsou kolem planety zabalené jako pás. tropy, globální vzorce cirkulace vzduchu generují sloupce vlhkého vzduchu a sloupce relativně suchého vzduchu, které sedí vedle sebe a rozprostírají se k obloze, řekl Yang. Stejný vzor střídavých vzduchových sloupců se také projevuje v menších měřítcích, ale tyto lokalizované kapsy vzduchu se rozptýlí ve věci da ys, zatímco ty ve větším měřítku zůstávají po dlouhou dobu stabilní a ovlivňují klima v tropech, řekl.

Ve vlhkém vzduchu se tvoří mraky a bouřky, zatímco jasná obloha se většinou rozprostírá v suchých oblastech, Yang řekl. Vodní pára působí jako skleníkový plyn a zachycuje tepelnou energii emitovanou z oceánů, pevniny a nižších oblastí atmosféry; z vlhčích oblastí tropů proto může do vesmíru unikat málo energie. „Většina energie by byla vyzařována z oblastí jasného nebe, ne z mraků,“ řekl Yang.

Zde vstupuje do hry efekt vztlaku par.

Podle počítačových modelů týmu studený vzduch naplněný vodní párou stoupá nahoru, vytváří mraky a za deště padá déšť. Mezitím se relativně čistý a teplý vzduch potápí v jasných oblastech oblohy. tropické klima se ohřívá, více vody se ohřívá a přechází do své parní formy, což způsobí, že vzduch nahoře bude stále vlhčí. Následná změna vztlaku pohání vlhký vzduch nahoru a pohání zvlnění okolním vzduchem; tyto vlnky, známé jako gravitační vlny atmosféry, vytlačují teplo z vlhkého vzduchu a do blízkého suchého vzduchu, řekl Yang.

Vlny v zásadě vyrovnávají náhlý nárůst vztlaku par snížením jakéhokoli dalšího vztlaku poskytovaného teplem, řekl.

Tento cyklus pohání stále více tepla do suchého vzduchu, který vypouští tepelnou energii do jasné oblohy nahoře, řekl Yang.

„Jinými slovy, bude potápějící se suchý vzduch ještě teplejší,“ což umožní vyzařovat více tepla z oblastí s jasnou oblohou, řekl Yang. „Pokud tento vztlak par nemáme, pravděpodobně by to bylo obráceně,“ což znamená, že stále vlhčí vzduch stoupá ve vlhkých oblastech, kde by jeho teplo bylo zachyceno pod mraky.

jištění není nutně průkopnické, protože vědci věděli o efektu vztlaku par již dlouho, řekl Pauluis. Zdůrazňuje však, že při modelování změny klimatu je třeba brát v úvahu jak teplotu, tak relativní vlhkost, zejména v tropických oblastech.

Těšíme se, že Yang a jeho spoluautoři usilují o vývoj rozsáhlých modelů otestovat jejich teorii. V současné studii modelovali malé systémy vlhkého a suchého vzduchu, které zůstaly časem stabilní, jako by tomu bylo u velkého systému. K vývoji modelu v plném měřítku, který zachycuje aktivitu napříč tropy, bude tým vyžadovat mnohem větší výpočetní výkon. Yang dále doufá, že shromáždí pozorovací data z různých tropických oblastí, aby zjistil, jak se předpovědi týmu drží v reálném světě.

„Chceme také vědět, jak vztlak páry ovlivňuje mraky a větry na Zemi? „řekl.

„ Ústřední výzva v predikci budoucích změn klimatu spočívá ve správném posouzení změn nízkoúrovňových mraků, kde je účinek významnější, „dodal Pauluis.

• 6 Neočekávané dopady změny klimatu
• 5 způsobů, jak změna klimatu ovlivní vaše zdraví
• Realita změny klimatu: 10 zrušených mýtů

Původně publikováno na Live Science.