Jedno vysvětlení pro pokles rovníku k pólu teplotní rozdíl (EPTD) během vyrovnaný podnebí zkoumá vliv polární stratosférické mraky (Jkm) na longwave záření opouštějící Zemi ve vysokých zeměpisných šířkách, a, jako výsledek,na teploty kolem pólů. Na rozdíl od teorií vysvětlujících způsoby přepravy víceteplo na póly, tento koncept se zaměřuje na zachycení tepla ve vysokých zeměpisných šířkách.
mraky se mohou tvořit v polární stratosféře během polární noci. (Obrázek Lamont Poole)
Jako výchozí bod, důležitý fakt na vědomí je, že high-latitudesreceive nejvíce slunečního záření na světě v létě. Toto velké množství záření může podstatně zvýšit polární teploty, takže mechanismus polárního oteplování potřebuje pouze zvýšit teploty během zimy, aby vysvětlil rovnocenné podnebí. Tato skutečnost činí PSC věrohodným vysvětlením rovného podnebí. Jedná se o mraky, které se tvoří, když se vodní pára vstupuje do stratosféry a když teploty jsou dost studené vody vaporto kondenzovat. Během zimy vysoké zeměpisné šířky přijímají velmi málo až žádné sluneční záření, takže během tohoto období výrazně klesají teploty, známé jako polární noc. Za těchto podmínek se PSC mohou vyvíjet. Zachycují odchozí dlouhovlnné záření (OLR) a některé z nich emitují zpět k zemskému povrchu, takže brání atmosférickému chlazení. Místa v současné době arerelatively méně časté, nicméně za různých atmosférických podmínek, které by umožnily morewater par vstoupit do stratosféry, Místa může vyvinout častěji. Tato změna by způsobila oteplování ve vysokých zeměpisných šířkách, protože dlouhovlnné záření by nemohlo tak snadno uniknout zemské atmosféře.
high-lattidues obdrží nejvíce slunečního záření v létě (Pidwirny, 2006)
představa, že jednotná kontaktní Místa by mohlo způsobit rovnoměrné podnebí se objevil v roce 1992, kdy Sloan et al. představil myšlenku, že vyšší koncentrace metanu v atmosféře v průběhu Eocénu mohlo způsobit četnost a optické tloušťky Jedná se podstatně zvýší. Podle článku by tento vývoj způsobil, že by se polární oblasti zahřály a mohly by vytvořit rovnoměrné klima během eocénu a křídy. Autoři založili svůj argument na skutečnosti, že mnohem větší množství mokřadů, které jsou zdroji metanu, existovaly během paleocénu a eocénu než v současnosti. Tvrdí, že “ plocha mokřadů v paleocénu-eocénu by byla nejméně 5, 6×106 km2, ve srovnání s 2×106 km2 pro současnost. Během paleocénu-eocénu by tedy existoval potenciál ztrojnásobit moderní produkci metanu pouze z mokřadních ekosystémů „(Sloan et al., 1992). Zatímco tato čísla jsou jen odhady, množství Paleocén-Eocén mokřady poblíž tohoto rozsahu by mohly mít významný dopad na životní prostředí tím, že produkuje velké množství metanu. Metan oxiduje na formě watervapor v atmosféře, takže množství vodní páry vstupující do stratosféry by haveincreased pokud se množství metanu v atmosféře byl větší. V důsledku vícestratosférické vodní páry by se PSC mohly tvořit častěji a byly by opticky silnější. Silnější Místa pasti více longwave záření, takže vývoj více, opticky hustší Místa by měl ohřát vysokých zeměpisných šířkách, zatímco ne ovlivňovat nízkých zeměpisných šířkách.
K testování této hypotézy, Sloan a Pollard v roce 1998 vytvořil experiment organizováno vliv Místa na vysokých zeměpisných šířkách. Provedli modelový experiment sdvě různé situace. První scénář neměl PSC, zatímco druhý případ měl PSC. Jinak byly běhy stejné a měly podmínky stanovené pro zemi podobnou eocénu a měly hladiny oxidu uhličitého 560 ppm a hladiny metanu 0,700 ppm. Sloan a Pollard předepsána jednotná kontaktní Místa tak, že existují pouze v zimní polovině roku nad 66.5° zeměpisné šířky, kde teploty by být dostatečně chladný pro Místa tvořit. Experiment ukázal, že PSC mohou zahřát vysoké zeměpisné šířky až o 20°C více nežpokud nebyly přítomny a že PSC zabraňují vývoji mořského ledu v zimě ,takže hladiny mořského ledu v případě PSC výrazně poklesly (Sloan a Pollard, 1998). Navzdory těmto výsledkům experiment s PSC stále produkoval teploty, které byly příliš nízké ve srovnání s proxy daty z paleocénu-eocénu.
(Sloan a Pollard, 1998)
kromě toho, tato studie pouze zkoumali vliv Místa na climateand nezkoumal účinky vysoké hladiny skleníkových plynů a Místa spolu. Proto,Peters a Sloan se v roce 2000 představila další papír, který zkoumal dopad velkého množství skleníkových plynů v kombinaci s Jkm. V této studii provedli dva modelové experimenty, stejně jako Sloan a Pollard. Oba scénáře měly hladiny oxidu uhličitého nastavené na 560 ppm, což je 2násobek předindustriální úrovně. První situace, ECONTROL, měla atmosférickou koncentraci metanu 0, 700 ppm, předindustriální množství, a neměla žádné PSC. V druhém případě, jménem PRAVDA, metanu, 10 ppm, což je 14 násobku předindustriální úrovně, a jednotná kontaktní Místa byly předepsány jako v Sloan a Pollard studie. Výsledky ukázaly celosvětově průměrné průměrné roční zvýšení teploty (MAT)o 3,4°C a rohože v PCLOUD byly teplejší než ECONTROL o 12°C na severní polokouli a o 9°C na jižní polokouli. Nicméně, v Tropech, Rohože PRAVDA bylo jen tepleji než ECONTROL o 2°C. kromě toho, za studena-měsíc průměrná teplota zvýšila o 25°C v NorthernHemisphere a 18°C na Jižní Polokouli. Jako výsledek, studie ukazuje, že kombinované účinky z Místa a vyšší úrovně emisí skleníkových plynů by mohlo zvýšit polartemperatures zatímco ne ovlivňovat Tropech výrazně. Konkrétně odhaluje dopad více metanu a více PSC na klima a ukazuje, že tyto dva faktory mohly způsobit rovnoměrné podnebí.
(Peters a Sloan, 2000)
Ačkoli studie přinesly výsledky podporují myšlenku, že vyšší koncentrace metanu a více Místa mohlo způsobit rovnoměrné podnebí, tam jsou dva hlavní problémy s tímto nápadem. Za prvé, v moderní atmosféře metan má životnost přibližně 7 let, zatímco Eocénu polární teplo existuje asi 10 milionů let (Kirk-Davidoff, Schrag, a Anderson, 2002). Tato skutečnost způsobuje, že se zdá nepravděpodobné, že by metan mohl přetrvávat dostatečně dlouho, aby způsobil rovnoměrné klima. I když metan života vzrostla během Eocénu, je nepravděpodobné, že metan byly hladiny setrvalé v koncentracích navrhl v Peters a Sloan studie po durationof Eocénu. Navíc Peters a Sloan neoddělují dopady metanu od PSC. Předpokládá, že koncentrace metanu a množství PSC jsou přímo korelovány a nezkoumá, zda se kvůli metanu tvoří více PSC. Proto si nelze být jisti, že přesně zobrazuje atmosférickou dynamiku. Podobný scénář se v Sloan a Pollard studie, je možné, že pouze vyšší hladiny oxidu uhličitého jsou nutné, protože více Místa a rovnoměrné klima. Jako výsledek, metan nemusí být tak důležitý pro vytvoření PSC a vyrovnaného podnebí jako Sloan et al. původně předpokládané.
po tomto myšlenkovém proudu David B. Kirk-Davidoff, Daniel P. Schrag a James G. Anderson se rozhodla prozkoumat význam oxidu uhličitého na PSC formationand argumentoval, že pouze vyšší hladiny oxidu uhličitého jsou nutné, protože vyrovnaný podnebí (2002). Ve zjednodušené podobě, uvádějí, že vyšší koncentrace skleníkových plynů reducedthe množství ledu ve vysokých zeměpisných šířkách, a tato změna snížila EPTD. Když se Eptdekreased, energie z vln, šířící se do stratosféry z troposféry, také klesl, takže stratosféra převrácení oběh zpomalil. Proto se thetropická stratosféra zahřívala, zatímco polární stratosféra ochlazovala, protože cirkulace nerozptýlila teplo tolik. V důsledku toho se PSC mohly tvořit a způsobily, že se Poláci ještě více zahřívali.
teorie se ponoří do větší hloubky a začíná myšlenkou, že koncentrace oxidu uhličitého se během eocénu zvýšila. Protože oxid uhličitý je skleníkový plyn, vyšší hladiny oxidu uhličitého posílily schopnost atmosféry traplongwave záření emitované zemí. Teplo tedy nemohlo uniknout ani zemské atmosféře, takže se země postupem času zahřála. Tato změna způsobila roztavení ledu ve vysokých zeměpisných šířkách, takže albedo ve vysokých zeměpisných šířkách kleslo. Albedo je thereflectivity povrchu, a světlejší barevné povrchy mají vyšší albedos, protože odrážejí více světla než tmavé povrchy. Když se tedy led roztavil ve vysokých zeměpisných šířkách, oceán a kontinenty odrážely méně světla než led, který předtím pokrýval. V důsledku toho polární oblasti absorbovaly více slunečního záření a následně se více zahřívaly. Tropy však neprošly žádnými zásadními změnami albeda, takže pouze hladiny oxidu uhličitého měly vliv na region. Pouze s vyšší oxidu uhličitého levelswould zvýšily globální teploty stejně ve všech zeměpisných šířkách, ale další efekt ice-albedo zpětnou vazbu ve vysokých zeměpisných šířkách by se zvýšily teploty více zde. Tato skutečnost vysvětluje, proč vyšší hladiny skleníkových plynů mohly způsobit nižší EPTD.
Protože má vysoké albedo, led odráží většinu slunečního záření, které přichází do vysokých zeměpisných šířkách. (Snímek NASA)
teorie, pak je předpoklad, že pokles EPTDcaused „energie gravitační a planetární vlny šířící se z troposféry do stratosféry být snížena“ (Kirk-Davidoff, Schrag, a Anderson, 2002). Tato myšlenkapochází ze skutečnosti, že bouře ve středních zeměpisných šířkách se tvoří kvůli meridionáluteplotní gradient a že tyto bouře vytvářejí vlny v troposféře. Pokud teplotní gradient snížil, méně bouře by se rozvíjet, protože atmosféra by být ve více stabilním stavu, a jako výsledek, méně, méně intenzivní vlny by formuláři. Proto by nižší EPTD způsobilo snížení množství energie vstupující do stratosféry. Tento koncept není přitažené za vlasy jako některé studie (Lindzen a Farrell, 1980; Rind, 1998; Shindell et al. 1998; a Fusco a Salby, 1999) podporují myšlenku, žepod sníženou EPTD klesá aktivita a šíření atmosférických vln. Za předpokladu, že menší EPTD má tento účinek, tento pokles vlnové energie by snížil hybnost přenesenou do stratosféry těmito vlnami.
toto snížení hybnosti by změnilo rychlost převrácení stratosféry, protože tato hybnost řídí cirkulaci Brewer-Dobson, převrácenícirkulace ve stratosféře. Cirkulace Brewer-Dobson se vyznačuje teplým vzduchem stoupajícím v nízkých zeměpisných šířkách a studeným vzduchem klesajícím ve vysokých zeměpisných šířkách. Protože hybnost z planetárních a gravitačních vln disky oběhu, pokud hybnost převedeny do stratosféry snížil, v oběhu by se zpomalil. Proto by se nízké zeměpisné šířky staly teplejšími, zatímco vysoké zeměpisné šířky by se ochladily.
Obecně platí, že horní část troposféry je příliš studená, aby umožnila vodní páře vstoupit do stratosféry. Mraky typicky vzestup v troposféře v důsledku konvekce, ale v určité chvíli, atmosféra se stává příliš chladno na mraky, stoupat, už proto, že všechny vodní pára v nich sráží. Tento bod se obvykle vyskytuje v horní části troposféry, takže do stratosféry vstupuje velmi málo vodní páry. Nicméně, pokud overturningcirculation zpomalil, a pokud low-zeměpisné šířky stratosféry zahřeje dolů do tropopauzy, horní troposféry mohl zahřeje dost na to, aby množství vody vaporentering stratosféře se zvýšil. Tato vodní pára by pak byla přenesena do vysokých zeměpisných šířek a PSC by se mohly tvořit častěji a byly by opticky silnější.
Jako Místa vyvinut v rámci těchto podmínek, okno, jehož prostřednictvím longwave záření mohl utéct z atmosféry, by se snížila, a high-latitude atmosféry by se zahřeje. Podle Kirk-Davidoff, Schrag, andAnderson, topení vzhledem k Jkm v jejich modelu je Eocénu podmínkách případě je 15 W/m2 u tyče, a oteplování v polárních oblastech v důsledku jednotného kontaktního Místa je 7. K. Tyto výsledky ukazují, že jednotná kontaktní Místa by měly významný dopad na high-latitude teploty. V důsledku toho teorie poskytuje rozumné vysvětlení, proč pólyby se během rovnoměrného podnebí zahřál.
