Что энергетические циклы других планет могут рассказать нам об изменении климата на земле
Ученые иногда думают о атмосфере планеты как о двигателе. Потенциальная энергия, выделяемая теплом от родительской звезды, преобразуется в кинетическую энергию, создавая ветры, которые вращаются вокруг планеты и создают штормы.
Этот тепловой двигатель на Земле стал более эффективным из-за изменения климата, и более высокая эффективность не обязательно является положительной в этом контексте.Это может означать более опасные циклоны, ураганы и штормы на Земле, согласно команде планетарных ученых, которые применяют свое понимание энергетических циклов других планет к разрушенным климату Земли под воздействием антропогенного изменения климата.
«Мы обнаружили, что эффективность преобразования потенциальной энергии в кинетическую энергию увеличилась за последние 35 лет, так что если есть больше кинетической энергии, тем больше будет развиватся штормов», - сказал Лиминг Ли, ученый из Университета Хьюстона.
Климатологи предупреждают, что разрушительные бури будут представлять собой большую угрозу, поскольку планета нагревается. Новое исследование показывает, что энергетический цикл атмосферы может быть одним из способов «диагностировать» и понять эту штормовую активность, сказал Ли.
Ли и его коллеги анализировали данные миссии НАСА Кассини в систему Сатурна и миссию Юноны в Юпитер для изучения атмосферы других миров в Солнечной системе. Ли был одним из участником по ряду инструментов изучения Кассини и Юноны. Его команда обнаружила, что самая большая луна Сатурна, Титан, имеет сбалансированный энергетический бюджет (как и на Земле), и команда исследовала, как гигантский шторм на Сатурне в десятки тысяч километров изменил то, как планета поглотила солнечную энергию .
«Я хотел применить эти идеи о планетарной энергии к нашей планете - Земле - изучить, может ли энергетический цикл помочь нам лучше понять происходящее изменение климата», - сказал Ли.
Здесь облака несут солнечную энергию от поверхности Земли над Южной Америкой.
В 1955 году ученый из Массачусетского технологического института Эдвард Лоренц, который дал нам теорию хаоса и «эффект бабочки», со сложной формулой объяснил, как потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию в атмосфере. Известно, что так называемый энергетический цикл Лоренца влияет на климат и погоду. Прошлые исследования, посвященные вариациям цикла, охватывали короткие периоды времени, но только до 10 лет, что недостаточно, чтобы связать эти наблюдения с хорошо документированными недавними изменениями климата, такими как глобальное потепление.
«Наше исследование является первым, кто проверит долгосрочные временные вариации энергетического цикла, которые в основном основаны на современных спутниковых наблюдениях», - сказал Ли.
Для расчета потенциальной и кинетической энергий Ли и его коллеги рассмотрели данные о ветровых и температурных полях, собранных наземными обсерваториями и спутниками в период с 1979 по 2013 год. Исследователи обнаружили, что общая механическая энергия глобальной атмосферы была в основном одинаковой с течением времени , но кинетическая энергия, связанная с бурями находится на подъеме.
Ли объяснил, что одним из способов измерения эффективности теплового двигателя является просмотр соотношения между входящей энергией и рассеивающей энергией. Исследование также показало увеличение диссипации энергии во времени, что означает, что наш атмосферный двигатель работает с большей эффективностью.
Одна группа ученых уже рассчитала энергетический бюджет Лоренца для Марса , и сравнив с наблюдениями за другими планетами Ли сказал, что можно будет провести сравнительные исследования планетарных атмосфер.
«В частности, прошлая эволюция климата на Марсе, при которой Марс изменился с теплой и влажной планеты до нынешнего холодного и сухого мира, поможет нам лучше понять и предсказать изменение климата на нашей родной планете», - добавил Ли.