В епоху глобального потепління, обумовленого зростанням вмісту парникових газів в атмосфері, можуть виникати і зворотні явища, коли відбувається охолодження або антипарниковий ефект. Наприклад, його спостерігали в Антарктиді. Це означає, що ситуація з регіональними наслідками глобального потепління може виявитися менш однозначною, ніж очікувалося — і те, що підвищує температуру в одному місці, здатне знижувати в іншому.
Парникові гази, такі як двоокис вуглецю (CO2) і метан (CH4), пропускають сонячне випромінювання, яке досягає поверхні Землі, але затримують інфрачервоне (теплове), яке випускається нашою планетою. У результаті підвищується температура і нагрівається поверхня — з’являється парниковий ефект.
Однак у деяких випадках ці гази мають охолодну дію, протилежну «парниковому», коли атмосфера починає гірше пропускати сонячні промені, що знижує кількість енергії, одержувану поверхнею планети. Наприклад, така ситуація є типовою для верхніх шарів атмосфери Титану або Землі відразу після великих вивержень вулканів. Величина антипарникового ефекту залежить від наявності шарів аерозолю, розташованих на різних висотах і частинок, що складаються з різними мікрофізичними та оптичними властивостями.
Двоокис вуглецю і метан потрапляють в атмосферу з різних причин, але в останні десятки років в основному через діяльність людини — спалювання викопного палива. Протягом останніх десятиліть викиди парникових газів лише зростають. Це, наприклад, призвело до сильного потепління в Арктиці. Там воно відбувається у три-чотири рази швидше, ніж у середньому у світі. Як наслідок — швидко скорочуються площі та товщина морських льодів у басейні Північного Льодовитого океану.
Одночасно в Антарктиді потепління не таке виражене. Крижаний покрив Південного океану, представленого переважно сезонними льодами, що утворюються в холодний період біля берегів Антарктиди, залишається відносно стабільним.
Вчені давно задаються питанням, чому Арктика тане швидше за Антарктику (включає Антарктиду і прилеглі до неї острови та ділянки Атлантичного, Індійського та Тихого океанів). На нього є кілька відповідей, але поки що це гіпотези.
Як вважають одні фахівці, причина в тому, що тала вода з Антарктиди стабілізує товщу води та кригу, захищаючи холодні поверхневі води від теплих глибинних вод. Інші вважають, що західні вітри, що дмуть навколо Антарктики, посилюються через зміну клімату і «розтягують» кригу на велику площу. Є ще одна думка: згідно з нею справа в циркуляції океану, через що зайве тепло, отримане з атмосфери, «відводиться» від Антарктиди, переноситься на північ, до екватора.
Група вчених із Бременського університету (Німеччина) запропонувала ще одне пояснення – «антипарниковий ефект». Результати роботи опубліковані в журналі Geophysical Research Letters.
Приблизно десять років тому кліматолог Юстус Нотхольт (Justus Notholt) та його колеги вперше виявили антипарниковий ефект над високогірними частинами Антарктиди, де повітря особливо холодне і сухе. Це охолодне явище спостерігали в атмосфері (на невеликій висоті) протягом кількох місяців на рік, коли там збільшувалася концентрація двоокису вуглецю.
Тоді кліматологи припустили, що антипарниковий ефект може частково пояснити, чому температура в Антарктиді піднімається не так швидко, як у вологій Арктиці, де цей ефект, мабуть, рідкість.
У новому дослідженні команда Нотхольта спробувала дізнатися, як водяна пара в атмосфері над Антарктидою та Арктикою впливає на потепління та охолодження, пов’язані зі зростанням концентрації метану та двоокису вуглецю у різних шарах атмосфери.
Вчені провели два комп’ютерні моделювання. У першому кількість водяної пари в повітрі Антарктиди відповідала рівням, що спостерігалися над Арктикою. Вони виявили, що двоокис вуглецю та метан мають такий самий вплив на температуру в Антарктиді, як на температуру в Арктиці, тобто відбулося її підвищення.
Друга модель передбачала поточні рівні водяної пари в атмосфері над цими двома областями. Кліматологи змоделювали сезонні зміни температури за двох сценаріїв: справжньому рівні концентрації двоокису вуглецю та метану, а також подвоєному. З’ясувалося, що збільшення концентрації цих парникових газів в атмосфері Антарктиди призвело до охолодження майже всієї тропосфери (висота 10-18 кілометрів) та потепління в тропосфері Арктики.
Так при подвоєній концентрації CO2 і СН4 відбувалося потепління на 0,42 кельвіна в тропосфері Арктики та невелике похолодання на 0,01 кельвіна в тропосфері Антарктиди.
На висоті до семи тисяч метрів від поверхні при подвоєній концентрації CO2 середня температура в Арктиці збільшувалася на 0,81 кельвіна, а в Антарктиді — на 0,16 кельвіна. Однак при тій же кількості CH4 в Антарктиді спостерігалося похолодання на 0,06 кельвіна і потепління в Арктиці на 0,07 кельвіна.
Водяна пара, як і парникові гази, впливає виникнення парникового ефекту. Кількість водяної пари в повітрі залежить від температури — чим вище температура, тим більше вологи може в ній бути. Іншими словами, більш холодна та суха атмосфера Антарктиди інакше реагує на збільшення викидів парникових газів, ніж волога та тепла атмосфера Арктики.
«Оскільки вологість зростає з підвищенням температури, а в Антарктиді з кожним роком стає тепліше, антипарниковий ефект може згодом змінитись на парниковий», — зазначив Нотхольт.
Автори впевнені, що результати їхнього дослідження допоможуть пояснити, чому в Антарктиді протягом десятиліть спостерігається менш виражений ефект потепління, ніж в Арктиці.