Para wodna jest najobficiej występującym gazem cieplarnianym i silnym dodatnim sprzężeniem zwrotnym — to znaczy: wzrost temperatury zwiększa parowanie, a większa zawartość pary wodnej wzmacnia ocieplenie. Jednak samodzielnie para wodna nie wyjaśnia obserwowanego, długotrwałego wzrostu temperatury — za początek i utrzymanie trendu odpowiadają przede wszystkim długożyjące gazy, zwłaszcza dwutlenek węgla.
Para wodna wzmacnia zmiany klimatu (feedback), ale nie jest ich pierwotną przyczyną — za to odpowiadają głównie antropogeniczne emisje CO₂ i innych długożyjących gazów cieplarnianych.
W atmosferze Ziemi, a dokładniej w dolnych warstwach atmosfery jest gaz cieplarniany, który odgrywa zasadniczą rolę. Jest to para wodna. Jej zawartość w atmosferze Ziemi waha się od 1 % do 4 %, ale w najniższych warstwach atmosfery. Bo pod tropopauzą nad biegunami już na wysokości 6-8 km prawie jej nie ma. A pod tropopauzą nad równikiem dopiero aż na wysokości 18-20 km. A więc, w rejonie równika jest największa zawartość pary wodnej na Ziemi (Kathryn Hansen, 2008).
Para wodna – najważniejszy gaz cieplarniany w efekcie cieplarnianym, ale bez innych gazów cieplarnianych nie mogłaby istnieć w takiej ilości jak teraz
Para wodna uważana jest za najważniejszy gaz cieplarniany, mający największy udział w utrzymywaniu efektu cieplarnianego. Nie trudno się z tym zgodzić. Jednak jej ilość w atmosferze jest silnie uzależniona od temperatury oraz od obecności innych gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu, które inicjują i podtrzymują długotrwałe ocieplenie.
Właściwie wszystkie gazy cieplarniane są ze sobą powiązane i współdziałają w utrzymywaniu efektu cieplarnianego. Jednak ich rola nie jest równoważna — para wodna działa głównie jako sprzężenie zwrotne wzmacniające ocieplenie, natomiast gazy długożyjące, takie jak dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu, stanowią jego główne wymuszenie. Dlatego też wyolbrzymianie znaczenia jednego z nich kosztem pozostałych prowadzi do niezrozumienia złożonych procesów fizycznych w systemie klimatycznym Ziemi.
Cząsteczki pary wodnej są bardzo krótko żyjącymi molekułami. Zaledwie istnieją w atmosferze 4-10 dni. Najdłużej żyją w gorącej i w suchej atmosferze. Najwięcej ich się tworzy, gdy następuje znaczący wzrost temperatury. Im jest większy, tym wyższe jest parowanie ze zbiorników i cieków wodnych oraz z lądów. Wzmaga to w pewnym sensie efekt cieplarniany, ale nie na długo. Wszystko też zależy od wzrostu temperatury. Jeśli atmosfera jest mocno nagrzana, to molekuły pary wodnej skraplają się na znacznie wyższych wysokościach, tam gdzie robi się na tyle chłodno, że zaczynają one ulegać procesom kondensacji. Przekraczają one wówczas tzw. punkt rosy. No i przestają być cząsteczkami pary wodnej, a stają się związkami chemicznymi wody łączącymi się w mniejsze, średnie i większe krople wodne lub na jeszcze wyższych wysokościach w atmosferze czy też na wyższych szerokościach geograficznych Ziemi zmieniają się w płatki śniegu i w kryształki lodu. Czyli są mocno uzależnione od zmian temperatury oraz ciśnienia powietrza atmosferycznego (Steven Sherwood, 2010).
Rysunek. Poziom nasycenia powietrza parą wodną (na poziomie morza) w zależności od temperatury. Źródło.
Trzeba też wiedzieć, że koncentracja cząsteczek pary wodnej w atmosferze nie rośnie tak jak w przypadku cząsteczek dwutlenku węgla. Emisje przemysłowe pary wodnej, np. ze źródeł geotermalnych, są neutralne klimatycznie, ponieważ nie powodują trwałego wzrostu jej stężenia w atmosferze. Jest to gaz cieplarniany, który dynamicznie i w szybkim czasie zmienia swoje stany skupienia w wodę, w śnieg czy w lód, czy też z powrotem w parę wodną. Tak więc, nawet produkcja jej z ludzkiej działalności nie stanowi problemu takiego właśnie jak dwutlenek węgla. I co z tego, że w składzie atmosfery tuż przy powierzchni Ziemi jest wielokrotnie więcej pary wodnej niż dwutlenku węgla, skoro nie stanowi ona żadnego problemu. Załóżmy, że w atmosferze nie byłoby innych gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla — para wodna szybko by się skropliła, przez co efekt cieplarniany uległby redukcji. Natomiast w synergii z dwutlenkiem węgla następuje nie tyle stabilizacja, co wzmocnienie koncentracji pary wodnej w atmosferze Ziemi. Można jeszcze w to włączyć śladowe ilości metanu i podtlenku azotu. Należy też pamiętać, że wszystkie gazy cieplarniane, są nie tylko naturalnego pochodzenia, ale i antropogenicznego.
Wysoka zależność pary wodnej od temperatury i nasłonecznienia, ale w synergii z dwutlenkiem węgla
Trzeba sobie uzmysłowić, że przed rewolucją przemysłową, czyli przed rokiem 1750, w atmosferze, biosferze, glebach oraz wodach Ziemi występowały wyłącznie naturalne gazy cieplarniane. Para wodna była wówczas zależna zarówno od długożyjących gazów cieplarnianych, jak i od temperatury, która rosła pod wpływem nasłonecznienia. To właśnie w takich warunkach parowanie wody następowało silniej w synergii z naturalnym dwutlenkiem węgla — ale tylko wtedy, gdy w danym regionie temperatura wzrastała. Obecnie dodatkowe molekuły dwutlenku węgla pochodzenia antropogenicznego działają w synergii z parą wodną, wzmacniając ocieplenie. Roczny przyrost CO₂ w atmosferze wynosi dziś około 0,5% wartości całkowitej (czyli ok. 2–3 ppm rocznie) i w znacznym stopniu przyczynia się do zwiększenia parowania w atmosferze.
Im cieplej jest w coraz większej liczbie regionów Ziemi, tym więcej jest właśnie cząsteczek pary wodnej w najniższych warstwach troposfery. Oczywiście na wyższych wysokościach też ona występuje, ale jest jej znacznie mniej, zwłaszcza w chłodniejszych obszarach planety. Tak więc, molekuły pary wodnej nie są tak równomiernie wymieszane jak choćby znacznie dłużej żyjące, bo średnio powyżej 4-5 lat, cząsteczki dwutlenku węgla. I to właśnie tych ostatnich coraz więcej pojawia się w atmosferze dzięki właśnie przemysłowej i konsumpcyjnej działalności ludzi.
Wyolbrzymianie znaczenia pary wodnej czy też innych gazów cieplarnianych jakoby odgrywały pozytywny czy też negatywny wpływ na system klimatyczny Ziemi jest absurdalne. Gdyby para wodna była najważniejszym gazem cieplarnianym i jedynym odpowiadającym za wzrost globalnego ocieplenia, to musiałaby rosnąć jej koncentracja podobnie jak to obserwujemy dziś w przypadku dwutlenku węgla.
Referencje:
http://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity/mit-para-wodna-jest-najwazniejszym-gazem-cieplarnianym-32?t=2