Table of Contents

Взаимодействие солнечной радиации с атмосферой Земли представляет собой один из самых фундаментальных процессов, управляющих климатической системой нашей планеты, погодными условиями и условиями, необходимыми для жизни. Эта сложная взаимосвязь включает в себя множество физических механизмов, регулирующих то, как энергия Солнца поглощается, отражается, рассеивается и перераспределяется по атмосферным слоям и поверхности Земли. Понимание этих взаимодействий имеет важное значение не только для понимания текущей климатической динамики, но и для прогнозирования будущих изменений окружающей среды и разработки эффективных стратегий для решения климатических проблем.

Понимание солнечного излучения: энергетический спектр Солнца

Солнечное излучение охватывает электромагнитную энергию, излучаемую Солнцем, которая путешествует в пространстве, чтобы достичь Земли. Солнце излучает электромагнитное излучение по большей части электромагнитного спектра, хотя не все длины волн достигают поверхности Земли с одинаковой интенсивностью. Солнце может быть приближено к черному телу с температурой примерно 5800 К, что определяет характеристики излучаемого им излучения.

Состав солнечного спектра

Спектр почти всего солнечного электромагнитного излучения, поражающего атмосферу Земли, охватывает диапазон от 200 нм до около 4000 нм. Этот широкий спектр можно разделить на три первичные области на основе длины волны и энергетических характеристик.

Солнечный спектр можно разделить на три основных области: ультрафиолетовый (УФ), видимый и инфракрасный (ИК), с УФ, включая свет с длиной волны менее 400 нанометров. Около 43% лучистой энергии от Солнца находится в видимой части спектра, примерно 49% солнечного излучения является инфракрасным между 700 нм-1 мм, и около 7% - от ультрафиолетового между 100-400 мм. Это распределение энергии по различным длинам волн имеет глубокие последствия для того, как солнечное излучение взаимодействует с атмосферой и поверхностью Земли.

Видимая световая часть спектра, составляющая от примерно 400 до 700 нанометров, представляет собой длины волн, которые могут обнаруживать человеческие глаза. Эта область содержит знакомые цвета радуги, от фиолетового на более коротких длинах волн до красного на более длинах волн. Инфракрасная часть, с длинами волн более 700 нанометров, несет значительную энергию, которая способствует нагреванию поверхности Земли и атмосферы. Ультрафиолетовая область, с длиной волн менее 400 нанометров, содержит высокоэнергетическое излучение, которое может быть вредным для живых организмов, но в значительной степени поглощается атмосферой до достижения поверхности.

Солнечная постоянная и распределение энергии

Общая солнечная энергия, достигающая верхней части атмосферы Земли, составляет приблизительно 180 миллионов ГВт с внеземным излучением приблизительно 1350 Вт/м2. Это значение, известное как солнечная постоянная, представляет собой количество солнечной энергии, полученной на единицу площади в верхней части атмосферы, когда Земля находится на среднем расстоянии от Солнца.

Однако эта энергия не распределена равномерно по поверхности Земли.Количество солнечной радиации, достигающей Земли, изменяется в зависимости от времени года из-за колебаний расстояния Земля — Солнце, которое колеблется от примерно 147 млн км при перигелии в январе до 152 млн км при афелии в июле.Кроме того, кривизна поверхности Земли и наклон её оси создают изменения угла, при котором солнечная радиация ударяет по разным широтам, приводя к образованию различных климатических зон.

Структура и роль атмосферы Земли

Атмосфера Земли служит критическим защитным щитом и регуляторной системой для солнечной радиации. Атмосфера Земли имеет четыре первичных слоя: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу, которые защищают нашу планету, поглощая вредное излучение. Каждый из этих слоев играет особую роль в том, как обрабатывается и распределяется солнечное излучение.

Атмосферные слои и их функции

Тропосфера — самый низкий слой нашей атмосферы, простирающийся вверх примерно на 10 км над уровнем моря, где живут мы, люди, и почти вся погода. Этот слой содержит большую часть массы атмосферы и водяного пара, что делает его основным местом для погодных явлений и начального взаимодействия с поступающей солнечной радиацией.

Над тропосферой лежит стратосфера, которая простирается примерно от 10 до 50 километров над поверхностью Земли. Озоновый слой лежит внутри стратосферы и поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца. Это поглощение имеет решающее значение для защиты жизни на Земле от вредного УФ-излучения, которое может повредить ДНК и вызвать различные проблемы со здоровьем.

Месосфера, простирающаяся примерно от 50 до 85 километров над уровнем моря, — это место, где большинство метеоров сгорает при входе в атмосферу Земли.В отличие от стратосферы, температуры снова становятся холоднее, когда вы поднимаетесь через мезосферу, причем самые холодные температуры в атмосфере Земли, около —90 ° C, находятся вблизи верхней части этого слоя.

Термосфера, самый верхний крупный слой, простирается примерно от 85 километров до нескольких сотен километров над поверхностью Земли.Температура термосферы повышается с высотой за счет поглощения высокоэнергетического солнечного излучения и может подниматься до 2000 °C и более.Солнечное рентгеновское и экстремальное ультрафиолетовое излучение на длинах волн менее 170 нм практически полностью поглощается внутри термосферы, вызывая различные ионосферные слои, а также повышение температуры на этих высотах.

Атмосферный состав и абсорбция излучения

Атомы и молекулы, составляющие атмосферу, в разной степени поглощают различные типы излучения, причем кислород в виде О2 и О3 (озона), являясь наиболее важным поглотителем поступающего в атмосферу излучения.Различные атмосферные газы поглощают излучение на определенных длинах волн на основе их молекулярной структуры и свойств.

Высоко в атмосфере диатомовый кислород (O2) поглощает излучение с длиной волны менее 240 нанометров, а на более низкой высоте озон (O3) поглощает излучение в глобальном окружении стратосферного озонового слоя с длиной волны в основном от 200 до 300 нанометров. Это избирательное поглощение создает защитный барьер, который предотвращает попадание наиболее вредного ультрафиолетового излучения на поверхность Земли.

Большими поглотителями инфракрасного излучения являются водяной пар, углекислый газ и озон. Эти газы играют решающую роль в парниковом эффекте, поглощая исходящее инфракрасное излучение с поверхности Земли и повторно излучая его во всех направлениях, в том числе обратно к поверхности. Этот процесс имеет основополагающее значение для поддержания обитаемой температуры Земли.

Фундаментальные процессы: поглощение, отражение и рассеяние

Когда солнечное излучение попадает в атмосферу Земли, оно проходит три основных процесса, которые определяют, сколько энергии достигает поверхности и как она распределяется. Эти процессы — поглощение, отражение и рассеяние — работают вместе, чтобы регулировать энергетический баланс Земли и создавать условия окружающей среды, которые мы испытываем.

Поглощение: преобразование света в тепло

Поглощение происходит, когда атмосферные газы, частицы или поверхность Земли захватывают поступающее солнечное излучение и преобразуют его в другие формы энергии, в первую очередь тепло.Около 71% солнечного света, достигающего Земли, поглощается ее поверхностью и атмосферой, а поглощение солнечного света заставляет молекулы объекта или поверхности, по которой он ударяется, вибрировать быстрее, повышая ее температуру.

Из входящего солнечного излучения, которое попадает на границу между атмосферой Земли и космическим пространством, около 30% отражается обратно в космос атмосферными облаками и поверхностью Земли, 25% поглощается атмосферой и излучается обратно в космос, а 45% поглощается поверхностью суши и океана.Это распределение поглощенной и отраженной энергии имеет решающее значение для поддержания климатической системы Земли.

Различные компоненты атмосферы поглощают излучение на разных длинах волн. По мере прохождения солнечного излучения через атмосферу газы, пыль и аэрозоли поглощают падающие фотоны, с конкретными газами, в частности озоном, углекислым газом и водяным паром, имеющим очень высокое поглощение фотонов, имеющих энергии, близкие к энергиям связи. Это избирательное поглощение создает характерные закономерности в солнечном спектре, достигающем поверхности Земли.

Поверхности Земли лучше поглощают солнечное излучение, чем воздух, особенно темные поверхности, которые имеют темный цвет. Это дифференциальное поглощение между поверхностями и атмосферой приводит к множеству атмосферных процессов, включая конвекцию, ветровые узоры и формирование погодных систем. Темные поверхности, такие как леса и океаны, поглощают больше солнечной энергии, чем светлые поверхности, такие как снег и лед, что приводит к большему нагреванию и различным местным климатическим условиям.

Размышления и эффект альбедо

Отражение — это процесс, посредством которого солнечное излучение отскакивает от поверхностей и возвращается в космос, не поглощая. Альбедо — это доля солнечного света, которая диффузно отражается телом, измеренная по шкале от 0 (соответствующая черному телу, которое поглощает все падающее излучение) до 1 (соответствующая телу, которое отражает все падающее излучение).

В целом Земля отражает около 29 % поступающей солнечной радиации, и поэтому среднее альбедо Земли составляет 0,29. Однако это глобальное среднее маскирует значительные вариации по различным типам поверхности и атмосферным условиям. Альбедо в видимом свете колеблется от примерно 0,9 до 0,95 для свежего снега до примерно 0,04 для древесного угля, а при виде с расстояния поверхность океана имеет низкое альбедо, как и большинство лесов, тогда как пустынные районы имеют одни из самых высоких альбедо среди рельефов суши.

Одним из самых высоких альбедо-феноменов Земли являются облака, которые отражают высокий процент солнечного света обратно в космос, в то время как наземные поверхности с более высокими альбедо включают снег, лед и пустыни, а наземные поверхности с более низкими альбедо включают городские районы и леса.Эти изменения альбедо оказывают глубокое влияние на местные и региональные климатические модели.

Эффект альбедо играет решающую роль в механизмах обратной связи с климатом. Отзывы ледникового альбедо - это процесс положительной обратной связи, в котором изменение площади ледяных шапок, ледников и морского льда изменяет альбедо и температуру поверхности планеты, при этом лед является очень отражающим и, следовательно, отражает гораздо больше солнечной энергии обратно в космос, чем другие типы земельной площади или открытой воды. По мере повышения глобальной температуры и таяния льда подвергаются более темные поверхности, что приводит к увеличению поглощения солнечной радиации и дальнейшему потеплению - самоусиливающемуся циклу, который усиливает изменение климата.

Рассеивание: перенаправляя солнечное излучение

Рассеяние происходит, когда солнечное излучение отклоняется от своего первоначального пути атмосферными частицами и молекулами. В отличие от поглощения, рассеяние не преобразует излучение в тепло, а вместо этого перенаправляет его в разные стороны. Есть два основных типа рассеяния, которые влияют на солнечное излучение в атмосфере Земли: рассеяние Рэлея и рассеяние Ми.

Райли Скэттеринг

Р. р. рассеивание солнечного света в атмосфере Земли вызывает рассеянное излучение неба, а поскольку волны синего света рассеиваются больше, то рассеянное небо, видимое в дневное время, синее.Р. р. относится к частицам, которые малы по отношению к длинам волн света, и которые оптически «мягкие».

Рэле разработал теорию рассеяния света, рассеянного частицами или молекулами в атмосфере с диаметрами, меньшими, чем длина волны падающего света, показав, что количество рассеяния обратно пропорционально четвертой мощности длины волны, то есть чем короче длина волны падающего света, тем больше рассеивается свет. Эта зависимость длины волны объясняет, почему небо кажется синим в течение дня и почему закаты и восходы солнца отображают красные и оранжевые оттенки.

Рассеяние Рэлея вызывает рассеивание более коротких длин волн энергии, чем более длинные волны, является доминирующим механизмом рассеяния в верхней атмосфере, и тот факт, что небо кажется «голубым» в течение дня, является результатом этого явления.Синий свет с его более короткой длиной волны рассеивается примерно в четыре раза больше, чем красный свет, в результате чего небо кажется синим, когда мы смотрим в сторону от прямого солнечного света.

Во время восхода и заката солнечный свет должен проходить гораздо более длинный путь через атмосферу. Во время восходов и закатов эффект рассеяния Рэлея на спектре передаваемого света намного больше из-за большего расстояния, которое световые лучи должны пройти через воздух высокой плотности вблизи поверхности Земли. Эта увеличенная длина пути заставляет большую часть синего света рассеиваться, оставляя преимущественно красные и оранжевые длины волн до наших глаз, создавая эффектные цвета, связанные с этим временем дня.

Ми Скаттеринг

Капли воды, из которых состоят облака, имеют сопоставимый размер с длинами волн в видимом свете, и рассеяние описывается моделью Ми, а не Рэлея, где все длины волн видимого света рассеиваются примерно одинаково, и поэтому облака кажутся белыми или серыми.

Пыль, пыльца, дым и водяной пар являются общими причинами рассеяния Ми, которые имеют тенденцию влиять на более длинные волны, чем те, которые затронуты рассеянием Рэлея, и рассеяние Ми происходит в основном в нижних частях атмосферы, где более крупные частицы более многочисленны и доминируют, когда облачные условия пасмурны.

Рассеяние в этом диапазоне размеров частиц отличается от рассеяния Рэлея в нескольких отношениях: оно примерно независимо от длины волны и больше в прямом направлении, чем в обратном, при этом чем больше размер частицы, тем больше света рассеивается в прямом направлении.Эта характеристика рассеяния Ми имеет важные последствия для видимости и появления облаков и дымки.

Третий тип рассеяния, неселективное рассеяние, возникает, когда частицы намного больше длины волны излучения.Неселективное рассеяние происходит, когда частицы намного больше длины волны излучения, при этом капли воды и крупные частицы пыли вызывают этот тип рассеяния, что получает свое название от того факта, что все длины волн рассеиваются примерно одинаково, в результате чего туман и облака кажутся белыми для наших глаз, потому что синий, зеленый и красный свет рассеиваются примерно в равных количествах.

Парниковый эффект: природный термостат Земли

Парниковый эффект — один из важнейших процессов, управляющих климатом Земли, делающий нашу планету пригодной для жизни, поддерживая температуру поверхности достаточно теплой для поддержания жидкой воды и жизни.Это природное явление предполагает поглощение и повторное излучение инфракрасного излучения атмосферными газами, создавая эффект потепления, который поднимает температуру поверхности Земли выше, чем она была бы без атмосферы.

Как работает парниковый эффект

Температура поверхности Земли и более низкой атмосферы выше, чем можно было бы ожидать для планеты расстояние Земли от Солнца из-за изоляционных качеств парниковых газов в атмосфере Земли, где коротковолновое излучение от Солнца, которое не перехватывается внешней атмосферой или озоновым слоем, проникает на поверхность планеты, поглощается поверхностью Земли и излучается обратно в виде энергии более длинной длины волны (инфракрасное излучение), потому что Земля намного холоднее Солнца.

Парниковые газы в атмосфере (такие как водяной пар и углекислый газ) поглощают большую часть излучаемого на Земле длинноволнового инфракрасного излучения, которое нагревает нижнюю атмосферу, и, в свою очередь, нагреваемая атмосфера излучает длинноволновое излучение, некоторые из которых излучают к поверхности Земли, сохраняя нашу планету теплой и в целом комфортной.

Механизм, с помощью которого парниковые газы улавливают тепло, включает молекулярные вибрации. Молекулы углекислого газа могут поглощать энергию инфракрасного излучения, при этом энергия фотона заставляет молекулу CO2 вибрировать, а спустя некоторое время молекула отдает эту дополнительную энергию, испуская другой инфракрасный фотон, после чего молекула углекислого газа перестает вибрировать.

Большая часть длинноволнового излучения с поверхности эффективно «захватывается» и перерабатывается атмосферой, неоднократно поглощаясь и повторно излучаясь во всех направлениях парниковыми газами, которые нагревают атмосферу.Это непрерывное циклическое инфракрасное излучение между поверхностью и атмосферой создает эффект потепления, который характеризует парниковый феномен.

Не все молекулы газа способны поглощать ИК-излучение, например, азот и кислород, которые составляют более 90% атмосферы Земли, не поглощают инфракрасные фотоны, но молекулы CO2 могут вибрировать таким образом, что более простые молекулы азота и кислорода не могут, что позволяет молекулам CO2 захватывать ИК-фотоны. Эта селективная способность поглощения делает некоторые газы эффективными при улавливании тепла, в то время как другие прозрачны для инфракрасного излучения.

Основные парниковые газы и их свойства

В перечень природных парниковых газов входят водяной пар, CO2, метан (CH4), закись азота (N2O) и озон (O3). Каждый из этих газов обладает различными свойствами, которые влияют на его вклад в парниковый эффект.

Водный пар

Водяной пар является сильнейшим парниковым газом, и концентрация этого газа в значительной степени контролируется температурой атмосферы, при этом более теплый воздух способен удерживать больше влаги или водяного пара.Водный пар создает петлю обратной связи в климатической системе: по мере повышения температуры в атмосферу испаряется больше воды, что усиливает парниковый эффект и вызывает дальнейшее потепление.

Диоксид углерода

Молекулы CO2 поглощают инфракрасный свет на нескольких длинах волн, но наиболее важным поглощением является свет около 15 микрон, и входящий свет от Солнца имеет тенденцию иметь гораздо более короткие длины волн, чем это, поэтому CO2 не останавливает этот солнечный свет от потепления Земли в первую очередь. Это избирательное поглощение исходящего инфракрасного излучения, позволяя входящему видимому свету проходить через является ключом к роли CO2 в качестве парникового газа.

Углекислый газ также является важным парниковым газом с длительным сроком службы в атмосфере Земли. Этот длительный срок службы атмосферы означает, что выбросы CO2 сегодня будут продолжать влиять на климат в течение десятилетий и столетий, что делает его особенно важным газом для долгосрочного изменения климата.

Метане

Метан в 30 раз сильнее углекислого газа в качестве поглотителя инфракрасного излучения, однако он присутствует в меньших концентрациях, чем углекислый газ, поэтому его чистый вклад в парниковый эффект не так велик, а метан также относительно недолговечен (продолжается примерно 8 лет) в атмосфере.Несмотря на его более короткий срок службы, метан является мощным парниковым газом, который вносит значительный вклад в текущие тенденции потепления.

Другие парниковые газы

Закись азота, относительно долгоживущий газ, увеличился в концентрации в атмосфере в основном за счет сельского хозяйства, где бактерии превращают небольшое количество нитрата и аммиака, используемого в качестве удобрений, в форму закиси азота, а двигатели внутреннего сгорания также производят закись азота.

С точки зрения количества тепла, которое эти газы могут поглощать и повторно излучать (известный как их потенциал глобального потепления), CH4 в 23 раза более эффективен, а N2O в 296 раз более эффективен, чем CO2, однако в атмосфере Земли гораздо больше CO2, чем CH4 или N2O. Это подчеркивает важность рассмотрения как мощности парникового газа, так и его концентрации в атмосфере при оценке его воздействия на климат.

Естественный против усиленного парникового эффекта

Без парниковых газов, встречающихся в атмосфере Земли, температура поверхности планеты была бы -18 ° C, что на 33 ° C холоднее, чем его нынешнее среднее значение 15 ° C. Этот естественный парниковый эффект имеет важное значение для жизни, как мы ее знаем, поддерживая температуры, которые позволяют жидкой воде существовать на поверхности Земли.

Однако деятельность человека активизировала этот естественный процесс. Увеличение концентрации парниковых газов, таких как углекислый газ и метан, повышает температуру нижней атмосферы, ограничивая выход излучаемого излучения. Этот усиленный парниковый эффект является основным фактором нынешнего глобального потепления и изменения климата.

Нынешняя озабоченность по поводу парникового эффекта и климата связана с количеством парниковых газов, которые выбрасываются в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, обезлесения, сельскохозяйственной и промышленной практики, высвобождения синтетических хлорфторуглеродов и других видов деятельности человечества. Эти антропогенные выбросы увеличили концентрации CO2 в атмосфере до уровней, невиданных за миллионы лет, нарушая естественный баланс климатической системы Земли.

Энергетический бюджет и радиационный баланс Земли

Климат Земли в основном регулируется балансом между поступающей солнечной радиацией и исходящей земной радиацией. Этот энергетический бюджет определяет глобальные температуры, стимулирует атмосферную и океаническую циркуляцию и влияет на все аспекты климатической системы Земли.

Компоненты энергетического бюджета

Бюджет излучения представляет собой учет баланса между поступающим излучением, которое почти полностью является солнечным излучением, и исходящим излучением, которое частично отражает солнечное излучение и частично излучение, испускаемое системой Земли, включая атмосферу, и бюджет, который не сбалансирован, может привести к увеличению или снижению температуры атмосферы и в конечном итоге повлиять на наш климат.

Входящий ультрафиолет, видимая и ограниченная часть инфракрасной энергии (вместе иногда называемая «коротковолновым излучением») от Солнца управляют климатической системой Земли, причем часть этого поступающего излучения отражается от облаков, часть поглощается атмосферой, а часть проходит через поверхность Земли.Распределение этой поступающей энергии среди этих путей определяет, сколько энергии доступно для нагрева планеты и управления климатическими процессами.

Солнечное излучение, проходящее через атмосферу Земли, либо отражается от снега, льда или других поверхностей, либо поглощается поверхностью Земли, а тепло, возникающее в результате поглощения поступающего коротковолнового излучения, испускается как длинноволновое излучение.Это преобразование от коротковолнового до длинноволнового излучения является критическим шагом в энергетическом бюджете Земли, поскольку оно изменяет характеристики излучения способами, которые делают его восприимчивым к поглощению парниковыми газами.

Большая часть излучаемого длинноволнового излучения нагревает нижнюю атмосферу, что, в свою очередь, нагревает поверхность нашей планеты. Это обратное излучение от атмосферы к поверхности является ключевым компонентом парникового эффекта и представляет собой основной путь, по которому энергия сохраняется в системе Земли, а не теряется в космосе.

Факторы, влияющие на энергетический баланс

На распределение и сбалансированность энергетического бюджета Земли влияет несколько факторов. Особенно сложную роль в этом балансе играет облачный покров. Низкие, толстые облака являются отражающими и могут блокировать попадание солнечного света на поверхность Земли, в то время как высокие, тонкие облака могут способствовать парниковому эффекту. Эта двойственная природа облаков делает их одним из наиболее сложных компонентов для моделирования в климатических прогнозах.

Свойства поверхности также значительно влияют на энергетический баланс. Чем больше солнечного света поглощает поверхность, тем теплее она становится, и тем больше энергии она излучает в виде тепла. Различные типы поверхности — океаны, леса, пустыни, ледяные щиты — имеют совершенно разные альбедос и тепловые мощности, что приводит к сложным моделям поглощения и перераспределения энергии по всей планете.

Доля солнечного света, который отражается, и поглощенного, повторное излучение тепла и интенсивность парникового эффекта влияют на количество энергии в системе Земли и глобальных процессах, таких как водный цикл и циркуляция атмосферы и океана. Эти взаимосвязанные процессы создают петли обратной связи, которые могут либо усиливать, либо ослаблять изменения в энергетическом бюджете Земли.

Влияние на погодные условия и климатические зоны

Взаимодействие между солнечной радиацией и атмосферой Земли создает фундаментальные условия, которые определяют погодные условия и устанавливают различные климатические зоны по всей планете.Неравномерное распределение солнечной энергии в сочетании с вращением Земли и свойствами ее атмосферы и океанов порождает сложные погодные системы и климатические модели, которые мы наблюдаем.

Формирование климатических зон

Сферическая форма Земли и осевой наклон заставляют солнечное излучение поражать разные широты под разными углами, создавая различные климатические зоны. Тропические регионы вблизи экватора получают солнечное излучение под почти перпендикулярными углами в течение года, что приводит к стабильно высокому входу энергии. Эта обильная солнечная энергия приводит к интенсивному нагреву, высоким темпам испарения и образованию тропических погодных систем.

Полярные области, напротив, получают солнечное излучение под очень косыми углами, распространяя такое же количество энергии на гораздо большую площадь и приводя к более низкому входу энергии на единицу площади.Кроме того, высокое альбедо льда и снега в полярных областях отражает большую часть поступающей солнечной радиации обратно в космос, еще больше уменьшая энергию, доступную для нагрева. Арктические области, в частности, выделяют больше тепла обратно в космос, чем они поглощают, эффективно охлаждая Землю, и поскольку арктический лед и снег тают с более высокими скоростями из-за более высоких температур, создавая области в Арктике, которые особенно темнее, есть беспокойство, потому что меньше тепла отражается обратно в космос.

Умеренные зоны, расположенные между тропиками и полярными регионами, испытывают сезонные колебания солнечной радиации из-за осевого наклона Земли.В течение лета эти регионы получают больше прямых солнечных лучей и более длительные дни, в то время как зима приносит меньше прямых солнечных лучей и более короткие дни.Эти сезонные изменения солнечной радиации приводят к характерным погодным условиям и сезонным изменениям, наблюдаемым в умеренном климате.

Атмосферная циркуляция и погодные системы

Дифференциальное нагревание поверхности Земли солнечным излучением создаёт градиенты давления, которые приводят в движение атмосферную циркуляцию.Теплый воздух вблизи экватора поднимается, создавая зоны низкого давления, в то время как более холодный воздух на более высоких широтах тонет, создавая зоны высокого давления.Этот базовый рисунок видоизменяется вращением Земли, создавая сложную систему ветровых поясов, струйных потоков и погодных систем, характеризующих глобальную атмосферную циркуляцию.

Солнечная радиация также приводит в движение водный цикл, который тесно связан с погодными условиями. Энергия Солнца испаряет воду из океанов, озер и поверхности суши, транспортируя этот водяной пар в атмосферу. По мере того, как воздух поднимается и охлаждается, водяной пар конденсируется в облака и в конечном итоге падает в виде осадков. Этот непрерывный цикл воды, питаемый солнечной энергией, отвечает за большую часть погоды, которую мы испытываем, от ежедневных дождевых дождей до крупных штормовых систем.

Взаимодействие солнечной радиации с атмосферной влагой создает различные погодные явления. Конвективные бури образуются, когда интенсивное солнечное нагревание вызывает быстрый поднятие теплого, влажного воздуха. Фронтальные системы развиваются там, где воздушные массы с различными температурами и содержанием влаги встречаются, часто вдоль границ между климатическими зонами. Монсуны возникают в результате сезонных сдвигов солнечного нагрева, которые изменяют модели давления и направления ветра в больших регионах.

Сезонные вариации и их влияние

Осевой наклон Земли приблизительно 23,5 градуса вызывает сезонные колебания солнечной радиации, которые испытывают большинство регионов. По мере того, как Земля вращается вокруг Солнца, различные полушария наклоняются к Солнцу или от него, изменяя угол и продолжительность получаемого солнечного излучения. Это создает знакомую картину сезонов, когда лето происходит, когда полушарие наклонено к Солнцу, а зима, когда оно наклонено.

Эти сезонные колебания солнечной радиации оказывают глубокое воздействие на экосистемы, сельское хозяйство и деятельность человека. Сезонность выращивания определяется наличием солнечной энергии и температурой, которую она производит. Миграционные модели многих видов животных приурочены к использованию сезонных изменений в наличии продовольствия и погодных условиях. Человеческие сельскохозяйственные практики эволюционировали, чтобы работать с этими сезонными моделями, посадка сельскохозяйственных культур, когда солнечная радиация и температуры благоприятны для роста и сбора урожая до наступления зимних условий.

Сезонный цикл также влияет на концентрацию атмосферных газов. Рост растений весной и летом выводит CO2 из атмосферы посредством фотосинтеза, при этом разложение и снижение активности растений осенью и зимой высвобождают CO2 обратно в атмосферу. Это создает годовой цикл в атмосферных концентрациях CO2, который накладывается на долгосрочную тенденцию увеличения концентраций за счет деятельности человека.

Влияние человека на взаимодействие солнечной радиации

Деятельность человека значительно изменила естественные взаимодействия между солнечной радиацией и атмосферой Земли, последствия которых выходят далеко за рамки локальных или региональных масштабов.Эти изменения влияют на энергетический баланс планеты, климатические модели и фундаментальные процессы, регулирующие температуру Земли.

Изменения в землепользовании и поверхностное альбедо

Обезлесение представляет собой один из наиболее значительных способов, которыми люди изменили взаимодействие между солнечной радиацией и поверхностью Земли. Когда леса очищаются для сельского хозяйства или городского развития, альбедо поверхности резко меняется. Леса обычно имеют низкий альбедо, поглощая большую часть поступающей солнечной радиации, в то время как сельскохозяйственные поля и городские районы часто имеют более высокий альбедо. Это изменение отражательной способности изменяет местные и региональные энергетические балансы, влияя на температуру, характер осадков и атмосферную циркуляцию.

Помимо изменения альбедо, обезлесение также влияет на баланс парниковых газов. Деревья поглощают CO2 из атмосферы во время фотосинтеза, сохраняя углерод в своей биомассе. Когда леса очищаются, эта емкость для хранения углерода теряется, и если деревья сжигаются, накопленный углерод высвобождается обратно в атмосферу в виде CO2. Это двойное воздействие - снижение поглощения углерода и увеличение выбросов - значительно способствует усилению парникового эффекта.

Урбанизация создает так называемые городские тепловые острова, где города становятся значительно теплее, чем окружающие сельские районы. Темные поверхности, такие как асфальт и кровельные материалы, поглощают большое количество солнечного излучения, в то время как отсутствие растительности снижает испарительное охлаждение. Здания и деятельность человека также выделяют дополнительное тепло в окружающую среду. Эти комбинированные эффекты могут повысить городскую температуру на несколько градусов по сравнению с близлежащими сельскими районами, влияя на местные погодные условия и потребление энергии для охлаждения.

Атмосферный состав меняется

Сжигание ископаемого топлива резко увеличило концентрацию парниковых газов в атмосфере, коренным образом изменив то, как атмосфера Земли взаимодействует как с поступающей солнечной радиацией, так и с исходящей земной радиацией.С начала промышленной революции концентрации CO2 в атмосфере увеличились более чем на 40%, с примерно 280 частей на миллион до более 410 частей на миллион сегодня.

Это увеличение концентрации парниковых газов повышает способность атмосферы улавливать исходящее инфракрасное излучение, усиливая парниковый эффект и вызывая повышение глобальных температур. Потепление не является однородным по всей планете - полярные регионы нагреваются быстрее, чем тропические регионы, явление, известное как полярное усиление. Это дифференциальное потепление изменяет модели циркуляции атмосферы, влияя на погодные системы во всем мире.

Промышленная деятельность также высвобождает аэрозоли — крошечные частицы, взвешенные в атмосфере, — которые влияют на то, как солнечное излучение взаимодействует с атмосферой. Загрязнение аэрозолей в атмосфере может противодействовать потеплению парниковых газов, при этом сульфатные аэрозоли от сжигания ископаемого топлива оказывают охлаждающее влияние, уменьшая количество солнечного света, достигающего Земли. Однако аэрозоли оказывают сложное и разнообразное воздействие на климат, и их общее воздействие зависит от их состава, размера и высоты.

Некоторые аэрозоли, особенно темные частицы, такие как чёрный углерод от неполного сгорания, поглощают солнечное излучение и нагревают атмосферу. Когда эти частицы оседают на снегу и льду, они уменьшают альбедо поверхности, ускоряя таяние. Другие аэрозоли, такие как сульфатные частицы, отражают солнечное излучение и оказывают охлаждающий эффект. Чистое воздействие аэрозолей на климат является одной из самых больших неопределенностей в климатологии, хотя большинство данных свидетельствует о том, что они частично маскируют согревающий эффект парниковых газов.

Истощение озонового слоя и восстановление

Химические вещества, производимые человеком, в частности хлорфторуглероды (ХФУ), повредили стратосферный озоновый слой, который играет решающую роль в поглощении вредного ультрафиолетового излучения. Открытие антарктической озоновой дыры в 1980-х годах выявило масштабы этого ущерба и привело к международным действиям через Монреальский протокол, который поэтапно прекратил производство озоноразрушающих веществ.

Истощение озонового слоя позволило большему количеству УФ-излучения достичь поверхности Земли, что потенциально может оказать вредное воздействие на здоровье человека, экосистемы и материалы. Однако успех Монреальского протокола позволил озоновому слою начать восстанавливаться, продемонстрировав, что международное сотрудничество может эффективно решать глобальные экологические проблемы. Ожидается, что озоновый слой вернется к уровням до 1980 года к середине этого века, хотя точные сроки варьируются в зависимости от региона.

Изменение климата и будущие последствия

Продолжающиеся изменения в том, как солнечная радиация взаимодействует с атмосферой Земли, имеют глубокие последствия для будущих климатических условий, экосистем и человеческих обществ.Понимание этих изменений и их потенциальных последствий имеет важное значение для разработки эффективных стратегий смягчения последствий и адаптации к изменению климата.

Механизмы обратной связи и чувствительность к климату

Механизмы обратной связи с климатом могут либо усиливать, либо ослаблять первоначальное потепление, вызванное увеличением концентрации парниковых газов. Положительные обратные связи усиливают потепление, в то время как отрицательные обратные связи уменьшают его. Баланс между этими обратными связями определяет чувствительность климата Земли - насколько планета будет нагреваться в ответ на заданное увеличение концентрации парниковых газов.

Обратная связь ледяного альбедо является одной из наиболее важных положительных обратных связей. По мере повышения температуры лед и снег тают, обнажая более темные поверхности, которые поглощают больше солнечного излучения. Это дополнительное поглощение вызывает дальнейшее потепление, которое тает больше льда, создавая самоусиливающийся цикл. Эта обратная связь особенно сильна в Арктике, где морской лед быстро сокращается в последние десятилетия.

Обратная связь водяного пара является еще одной важной положительной обратной связью. Более теплый воздух может удерживать больше водяного пара, и поскольку водяной пар является парниковым газом, повышенная атмосферная влажность усиливает парниковый эффект, вызывая дополнительное потепление. Эта обратная связь усиливает потепление, вызванное CO2 и другими долгоживущими парниковыми газами.

Облачные обратные связи являются одними из самых неопределенных аспектов чувствительности климата. Облака могут охлаждать планету, отражая солнечное излучение и нагревая его, улавливая исходящее инфракрасное излучение. Чистый эффект зависит от типа облака, высоты и охвата. Изменения в облачных моделях, поскольку потепление климата может либо усиливать, либо ослаблять потепление, и эта неопределенность вносит значительный вклад в диапазон климатических прогнозов.

Прогнозируемые изменения в климатических моделях

Проект климатических моделей, согласно которому продолжающееся увеличение концентрации парниковых газов приведет к значительным изменениям в том, как солнечная радиация взаимодействует с атмосферой и поверхностью Земли. Ожидается, что глобальные средние температуры будут продолжать расти, причем величина потепления будет зависеть от будущих траекторий выбросов. Даже если выбросы существенно уменьшатся, некоторое дополнительное потепление неизбежно из-за длительного срока службы CO2 в атмосфере и тепловой инерции океанов.

Ожидается, что характер осадков изменится, причем некоторые регионы станут более влажными, а другие более сухими. Как правило, прогнозируется, что влажные регионы станут более влажными, а сухие регионы более сухими, хотя существуют важные региональные различия. Ожидается, что интенсивность экстремальных осадков будет увеличиваться, поскольку более теплый воздух удерживает больше влаги, что приведет к более серьезным наводнениям в некоторых районах.

Частота и интенсивность тепловых волн, по прогнозам, будут увеличиваться по мере повышения глобальной температуры. Эти события могут оказывать серьезное воздействие на здоровье человека, сельское хозяйство и экосистемы. Изменения в струйном потоке и других моделях атмосферной циркуляции также могут влиять на частоту и интенсивность штормов, засух и других экстремальных погодных явлений.

Повышение уровня моря, обусловленное тепловым расширением океанской воды и таянием льдов, будет продолжаться веками, даже если выбросы парниковых газов будут сокращены. Этот рост угрожает прибрежным общинам и экосистемам во всем мире, требуя значительных мер по адаптации для защиты уязвимых групп населения и инфраструктуры.

Влияние на экосистемы и биоразнообразие

Изменения в взаимодействии солнечной радиации и возникающие в результате изменения климата уже влияют на экосистемы во всем мире. Виды смещают свои ареалы в сторону полюса и на более высокие высоты, поскольку они отслеживают подходящие климатические условия. Фенологические изменения - сдвиги в сроках сезонных событий, таких как цветение, миграция и размножение - происходят во многих видах, потенциально нарушая экологические отношения.

Коралловые рифы особенно уязвимы к изменению климата, поскольку по мере повышения температуры океана происходят широкомасштабные обесцвечивающие явления. Эти экосистемы, которые поддерживают огромное биоразнообразие и предоставляют важные услуги для человеческих сообществ, сталкиваются с неопределенным будущим, если потепление будет продолжаться неослабевающей скоростью.

Леса испытывают изменения в моделях роста, видовом составе и режимах возмущения. Повышение температуры и изменения в характере осадков изменяются там, где могут выжить различные виды деревьев. Более частые и сильные лесные пожары, засухи и вспышки вредителей влияют на здоровье лесов и емкость углеродных хранилищ.

Арктические и альпийские экосистемы испытывают особенно быстрые изменения, поскольку эти регионы нагреваются быстрее, чем в среднем по миру. Оттепель вечной мерзлоты высвобождает накопленный углерод и метан, потенциально создавая дополнительные положительные отзывы, которые ускоряют потепление. Изменения снежного и ледяного покрова влияют на виды, адаптированные к холодным условиям, причем некоторые из них сталкиваются с потенциальным исчезновением, если потепление продолжится.

Мониторинг и измерение взаимодействия солнечной радиации

Точные измерения и мониторинг солнечной радиации и её взаимодействия с атмосферой Земли необходимы для понимания климатических процессов, проверки климатических моделей и отслеживания изменений с течением времени.Ученые используют разнообразные наземные, бортовые и спутниковые приборы для измерения различных аспектов радиационного бюджета и атмосферных свойств.

Спутниковые наблюдения

Спутники обеспечивают глобальную перспективу радиационного бюджета Земли и атмосферных свойств, которые не могут быть получены только из наземных измерений.Приборы на борту спутников измеряют поступающее солнечное излучение, отраженное солнечное излучение и исходящее земное излучение, позволяя ученым вычислять энергетический баланс Земли и отслеживать, как он меняется с течением времени.

С конца 1990-х годов приборы «Облака» и «Средоточивая энергетическая система Земли» (CERES) измеряли радиационный бюджет Земли, предоставляя ценные данные о том, как облака, аэрозоли и свойства поверхности влияют на поток энергии через климатическую систему. Эти измерения выявили важные сведения о климатических обратных реакциях и факторах, контролирующих температуру Земли.

Спутники также измеряют состав атмосферы, включая концентрации парниковых газов, озона и аэрозолей. Эти измерения помогают ученым отслеживать, как деятельность человека изменяет атмосферу и как эти изменения влияют на климат. Такие инструменты, как спектрорадиометр с умеренным разрешением (MODIS) и радиометрический прибор видимого инфракрасного изображения (VIIRS) измеряют поверхностное отражение и альбедо, предоставляя информацию о том, как изменения в землепользовании и сезонные изменения влияют на энергетический баланс Земли.

Наземные измерения

Наземные приборы обеспечивают детальные измерения солнечной радиации и атмосферных свойств в конкретных местах.Пиранометры измеряют общее солнечное излучение, достигающее поверхности, а спектрорадиометры измеряют излучение на конкретных длинах волн, что позволяет ученым изучать, как различные атмосферные компоненты влияют на солнечный спектр.

Сети наземных станций, такие как Базовая сеть поверхностного излучения (BSRN), обеспечивают долгосрочные измерения поверхностного излучения, которые необходимы для проверки спутниковых наблюдений и климатических моделей. Эти измерения помогают ученым понять, как облака, аэрозоли и атмосферные газы влияют на количество и спектральное распределение солнечного излучения, достигающего поверхности.

Атмосферные обсерватории измеряют концентрации парниковых газов, предоставляя данные, которые отслеживают, как деятельность человека изменяет состав атмосферы. Обсерватория Мауна-Лоа на Гавайях измеряет атмосферный CO2 с 1958 года, создавая культовую «кривую Килинга», которая показывает устойчивое увеличение концентрации CO2 с течением времени. Подобные измерения на объектах по всему миру помогают ученым понять, как парниковые газы распределяются в атмосфере и как они меняются с течением времени.

Климатические модели и прогнозы

Климатические модели — это сложные компьютерные программы, которые имитируют взаимодействие между солнечной радиацией, атмосферой, океанами, поверхностью суши и льдом. Эти модели включают наше понимание физических процессов, в том числе того, как излучение поглощается, отражается и рассеивается различными атмосферными компонентами и типами поверхности.

Модели подтверждаются сравнением их моделирования с наблюдениями за прошлым и настоящим климатом. Когда модели точно воспроизводят наблюдаемые климатические модели и изменения, ученые обретают уверенность в своей способности прогнозировать будущие климатические условия. Однако остаются неопределенности, особенно в отношении обратной связи облаков, аэрозольных эффектов и реакции экосистем на изменение климата.

Ансамблевое моделирование, в котором запускаются несколько моделей или несколько версий одной и той же модели с немного отличающимися начальными условиями или параметрами, помогает количественно оценить неопределенность в климатических прогнозах.Исследуя диапазон результатов по всему ансамблю, ученые могут оценить вероятность различных будущих климатических сценариев и выявить наиболее надежные особенности прогнозируемых изменений.

Стратегии смягчения и адаптации

Решение проблем, связанных с изменением взаимодействия солнечной радиации и изменением климата, требует как стратегий смягчения последствий для сокращения выбросов парниковых газов, так и мер по адаптации, чтобы справиться с неизбежными изменениями. Для эффективного реагирования на эти проблемы необходим комплексный подход, предусматривающий технологические инновации, изменения политики и поведенческие сдвиги.

Сокращение выбросов парниковых газов

Наиболее фундаментальной стратегией смягчения является сокращение выбросов парниковых газов, в частности CO2 от сжигания ископаемого топлива. Для этого требуется переход на экологически чистые источники энергии, такие как солнечная, ветряная, гидроэлектростанция и ядерная энергетика. Повышение энергоэффективности зданий, транспорта и промышленности может значительно снизить спрос на энергию и связанные с этим выбросы.

Технологии улавливания и хранения углерода направлены на улавливание выбросов CO2 от электростанций и промышленных объектов до их попадания в атмосферу, хранение улавливаемого углерода под землей или в других долгосрочных резервуарах. Хотя эти технологии демонстрируют многообещающие результаты, они сталкиваются с техническими и экономическими проблемами, которые необходимо преодолеть для широкого развертывания.

Природные климатические решения, такие как лесовосстановление, улучшение лесопользования и восстановление водно-болотных угодий и пастбищ, могут удалять CO2 из атмосферы, обеспечивая при этом дополнительные выгоды для биоразнообразия и экосистемных услуг.Особенно важно защищать существующие леса, поскольку они хранят огромное количество углерода, который был бы высвобожден, если бы леса были очищены.

Изменения в сельскохозяйственной практике могут сократить выбросы метана и закиси азота при одновременном улучшении хранения углерода в почве. Такие методы, как сокращение обработки почвы, покрытие посевов и улучшение управления животноводством, могут сделать сельское хозяйство частью климатического решения, а не просто источником выбросов.

Адаптация к изменению климата

Даже при агрессивных усилиях по смягчению последствий некоторые изменения климата неизбежны из-за прошлых выбросов и инерции климатической системы. Меры по адаптации помогают общинам и экосистемам справиться с этими изменениями. В прибрежных районах это может включать строительство морских стен, восстановление естественных барьеров, таких как мангровые заросли и водно-болотные угодья, или в некоторых случаях управляемый отход из уязвимых районов.

Адаптация сельского хозяйства включает в себя разработку сортов сельскохозяйственных культур, которые более терпимы к жаре, засухе или наводнениям, корректировку сроков посадки в соответствии с изменяющимися сезонными моделями и осуществление мер по сохранению водных ресурсов. Диверсификация сельскохозяйственных культур и источников дохода может помочь фермерским общинам стать более устойчивыми к изменчивости климата.

Городское планирование может включать адаптацию к климату через зеленую инфраструктуру, которая уменьшает воздействие городских тепловых островов, улучшенное управление ливневыми водами для обработки более интенсивных осадков и строительных норм, которые гарантируют, что структуры могут выдерживать более экстремальные погодные условия. Системы раннего предупреждения для тепловых волн, наводнений и других экстремальных явлений могут помочь сообществам подготовиться и эффективно реагировать.

Защита и восстановление экосистем повышает их устойчивость к изменению климата при сохранении услуг, которые они предоставляют человеческим сообществам. Создание коридоров дикой природы позволяет видам перемещать свои ареалы по мере перемещения климатических зон. Защита различных мест обитания обеспечивает рефугию, где виды могут выжить во время экстремальных явлений.

Предложения по геоинженерии

Некоторые ученые предложили геоинженерные подходы, которые намеренно модифицировали бы радиационный баланс Земли для противодействия потеплению. Методы управления солнечным излучением, такие как впрыскивание отражающих частиц в стратосферу или осветление морских облаков, направлены на увеличение альбедо Земли и отражение большего количества солнечного излучения обратно в космос. Хотя эти подходы потенциально могут охладить планету, они вызывают серьезную обеспокоенность по поводу непреднамеренных последствий, управления и этики преднамеренного манипулирования климатической системой.

Методы удаления углекислого газа направлены на извлечение CO2 из атмосферы и хранение его в долгосрочных резервуарах. Эти подходы варьируются от естественных решений, таких как облесение, до технологических подходов, таких как прямой захват воздуха. Хотя они менее противоречивы, чем управление солнечным излучением, эти методы сталкиваются с проблемами масштаба, стоимости и эффективности.

Большинство ученых согласны с тем, что геоинженерия должна рассматриваться не как замена сокращению выбросов, а скорее как потенциальное дополнение к усилиям по смягчению последствий и адаптации. Риски и неопределенности, связанные с этими подходами, требуют тщательного исследования и международных рамок управления до рассмотрения вопроса о любом развертывании.

Путь вперед: наука, политика и действия

Понимание взаимодействия между солнечной радиацией и атмосферой Земли является не просто академическим упражнением — оно имеет основополагающее значение для решения одной из самых больших проблем, стоящих перед человечеством. Научные данные ясны: человеческая деятельность изменила эти взаимодействия таким образом, что они нагревают планету и меняют климатические модели во всем мире. Последствия продолжающегося потепления включают повышение уровня моря, более экстремальные погодные явления, нарушения экосистем и сельского хозяйства, а также угрозы здоровью и благополучию человека.

Решение этих проблем требует действий на всех уровнях, от индивидуального выбора до международного сотрудничества. Правительства должны проводить политику, которая сокращает выбросы парниковых газов, поддерживать развитие чистой энергии и помогать сообществам адаптироваться к неизбежным изменениям. Предприятия должны внедрять инновации для разработки низкоуглеродных технологий и практики. Люди могут делать выбор, который уменьшает их углеродный след и поддерживает климатические действия.

Образование и коммуникация необходимы для формирования общественного понимания и поддержки действий в области климата. Наука о солнечной радиации и атмосферных взаимодействиях может показаться сложной, но основные принципы просты: парниковые газы улавливают тепло, деятельность человека увеличивает концентрацию парниковых газов, и это нагревает планету. Сообщение этих фактов четко и точно имеет решающее значение для принятия обоснованных решений.

Международное сотрудничество имеет важное значение, поскольку изменение климата является глобальной проблемой, требующей глобальных решений. Парижское соглашение представляет собой важный шаг вперед, когда страны обязуются ограничить потепление и поддержать усилия по адаптации. Однако нынешних обязательств недостаточно для достижения целей соглашения, и необходимы более амбициозные действия.

Исследования продолжают улучшать наше понимание взаимодействий солнечной радиации и климатических процессов. Улучшение наблюдений, более сложные модели и лучшее понимание механизмов обратной связи помогут уменьшить неопределенности и улучшить прогнозы климата. Эти знания будут поддерживать более эффективные стратегии смягчения последствий и адаптации.

Заключение

Взаимодействие между солнечной радиацией и атмосферой Земли является сложным и жизненно важным процессом, который в корне формирует климат, погодные системы и обитаемость нашей планеты. От поглощения вредного ультрафиолетового излучения озоновым слоем до парникового эффекта, который сохраняет Землю достаточно теплой для жизни, эти взаимодействия регулируют поток энергии через климатическую систему и создают условия окружающей среды, которые мы испытываем.

Деятельность человека существенно изменила эти природные процессы, в первую очередь за счет выбросов парниковых газов, которые повышают способность атмосферы улавливать тепло. Результирующее изменение климата создает серьезные проблемы для экосистем, человеческих обществ и будущих поколений. Понимание этих взаимодействий имеет важное значение для разработки эффективных ответных мер на изменение климата и обеспечения устойчивого будущего.

Наука ясна, доказательства ошеломляют, и необходимость действий является неотложной. Сократив выбросы парниковых газов, адаптируясь к неизбежным изменениям и продолжая продвигать наше научное понимание, мы можем решить проблему климата и защитить тонкий баланс взаимодействий между солнечной радиацией и атмосферой Земли, что делает нашу планету пригодной для жизни. Выбор, который мы делаем сегодня, определит климат, который будущие поколения наследуют, что делает необходимым, чтобы мы действовали как срочно, так и мудро, чтобы сохранить системы жизнеобеспечения Земли.

Для получения дополнительной информации о климатологии и атмосферных процессах посетите Обсерваторию Земли НАСА , , NOAA Climate Education Resources или Межправительственную группу экспертов по изменению климата для всеобъемлющих докладов по климатологии и воздействиям.