В далеком прошлом Земля, возможно, видела сильные ливневые ураганы шириной в сотни миль, вывалившие более 30 сантиметров дождя всего за несколько часов.
Исследователи смоделировали несколько эпох экстремальной жары на нашей планете - времена, когда температура поверхности была бы около 47 по Цельсию - и полагают, что за циклами засухи быстро последовали бы ливни.
Этот цикл является «новым и совершенно неожиданным состоянием атмосферы», согласно команде авторов нового исследования. Он не только может улучшить наше понимание прошлого и будущего Земли, но также может дать информацию для наших наблюдений за экзопланетами за пределами нашей Солнечной системы.
«Если сегодня посмотреть на большой участок глубоких тропиков, то где-то всегда идет дождь», - говорит климатолог Джейкоб Сили из Гарвардского университета в Массачусетсе.
«Но мы обнаружили, что в чрезвычайно теплом климате на огромной части океана может быть несколько дней без дождя. Затем внезапно массивный ливень разразится почти на всей территории, выпуская огромное количество дождя. Затем пару дней будет тихо и все повторится».
Исследователи провели серию симуляций, в некоторых случаях подняв температуру на 54 градуса Цельсия выше, чем на Земле в настоящий момент. Было протестировано как увеличение содержания CO2 в атмосфере (до 64-кратного текущего уровня), так и увеличение яркости Солнца.
Скачки температуры такой величины создают так называемый «слой торможения» - слой у поверхности Земли, образованный нагретым водяным паром из атмосферы, который предотвращает подъем конвективных облаков и образование дождевых облаков. Этот слой удерживает испарения у поверхности.
В то же время из-за потери тепла в космос в верхних слоях атмосферы образуются облака. Дождь из этих облаков испаряется до того, как упадет на поверхность, из-за чрезмерного нагрева, поэтому вода в системе продолжает накапливаться. Это испарение в конечном итоге разрушает слой торможения, вызывая наводнение, которое может длиться несколько часов.
«Это похоже на зарядку массивной батареи», - говорит Сили. «У вас есть охлажденная масса высоко в атмосфере и нагретая масса с испарениями вблизи поверхности, разделенных этим барьером».
«Если что-то сможет прорвать этот барьер и позволит поверхностному теплу и влажности проникнуть в прохладные верхние слои атмосферы, это вызовет чудовищный ливень».
В одном моделировании, исследователи наблюдали больше осадков за шесть часов, чем в некоторых тропических циклонах в США за несколько дней. Это много воды. Как только она высвобождается, «атмосферный аккумулятор» перезаряжается, и цикл повторяется.
Исследователи сообщают, что тепличная конвекция, продемонстрированная в этом исследовании, в некоторых отношениях похожа на то, что уже наблюдается на Великих равнинах США, но в гораздо более драматических масштабах.
Каким бы ужасным ни был климатический кризис, в настоящий момент никто не прогнозирует такие огромные скачки температуры для Земли. Тем не менее, исследования важны для понимания того, на что способен климат Земли, и для построения карты будущего нашей планеты через миллионы лет - по мере того, как Солнце продолжает светлеть.
«Это исследование открыло новые богатые возможности физики в климате, который лишь немного отличается от современной Земли с планетарной точки зрения», говорит ученый-эколог Робин Вордсворт из Гарвардского университета.
«Это поднимает новые большие вопросы об эволюции климата Земли и других планет, над которыми мы будем работать в течение многих лет».
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Источник: Harvard University in Massachusetts
