Dystrybucja i dynamika pary wodnej na świecie

Interpretacja autorska

Cechy charakterystyczne pary wodnej

Para wodna to jedyny gaz cieplarniany, który jest bardzo mocno uzależniony od temperatury powietrza. Im jest ona wyższa, tym jest jej więcej w atmosferze. A im jest ona niższa, tym jest mniej jej w atmosferze. Gdy zachodzą procesy w tym drugim przypadku, skrapla się ona w postaci kropel deszczu lub w jeszcze chłodniejszych warunkach krystalizuje się w postaci płatków śniegu. Tak, więc żywot takich cząsteczek pary wodnej trwa bardzo krótko. Zaledwie 4-10 dni. W samej atmosferze, najwięcej jej występuje tuż przy powierzchni Ziemi. Od 1 do 4 %. Ten gaz nie może być brany pod uwagę oddzielnie, pomijając inne ważne gazy cieplarniane jak dwutlenek węgla i metan, gdyż sam jeden nie wytwarzałby względnie silnego i trwałego efektu cieplarnianego. Odgrywa ważną rolę w cyklu hydrologicznym w układzie atmosfera – gleby i roślinność oraz atmosfera – oceany, a także atmosfera – lodowce polarne i górskie.

Para wodna w komórkach atmosferycznych

Mamy sześć komórek atmosferycznych na obu półkulach. Hadleya, Ferrela i polarną. Wiadomo, że intensywnie z roku na rok wzrastająca ilość pary wodnej w atmosferze równikowej wpływa na przenoszenie na bieguny coraz większych ilości ciepła. Przynajmniej jest to widoczne na półkuli północnej.

Gdy para wodna na równiku podczas głębokiej konwekcji (podczas wydzielania ciepła odczuwalnego) trafia wysoko do atmosfery, to część z niej skrapla się i opada w postaci zenitalnego deszczu, a część z niej tuż pod tropopauzą przemieszcza się na bieguny (parowanie zachodzi z powierzchni oceanów, wilgotnej roślinności tropikalnej). A z tej skroplonej pary wodnej wydziela się ciepło utajone, które, w komórce Hadleya jako nagrzane i suche powietrze, trafia na zwrotnikowe pustynie (wyże atmosferyczne) na 30 stopniu szerokości geograficznej i wędruje z powrotem do wilgotnego równika tuż przy gruncie, gdzie po drodze powietrze to zbiera kolejną ilości pary wodnej. Tak, że w strefie okołorównikowej znowu mamy duży stopień nawilgocenia.

Od 30 stopnia szerokości geograficznej, powietrze przemieszczające się na północ do 60 stopnia szerokości geograficznej, do klimatu borealnego też przy gruncie, w komórce Ferrela, zbiera tak samo identycznie parę wodną po drodze. I znowuż na 60 stopniu szerokości geograficznej następuje konwekcja pary wodnej, ale znacznie mniejsza niż na równiku, i para wodna znów unosi się do góry z powietrzem. I tam w górnej atmosferze, w komórce polarnej, w niższej troposferze niż na równiku, para wodna w znacznie mniejszej ilości (choć w cieplejszym świecie jest przyrost) wędruje ku biegunom wraz z powietrzem, bardziej nagrzanym podczas globalnego ocieplenia, czyli wydzielonym jako ciepło utajone. I tam suche oraz schłodzone (choć w cieplejszym świecie mniej schłodzone) powietrze to opada na biegunach (wyże atmosferyczne). Natomiast para wodna skrapla się i opada w postaci deszczu lub śniegu.

Następnie część powietrza, tuż przy powierzchni Ziemi  wraca z powrotem z biegunów do 60 stopnia szerokości geograficznej, a część dalej podczas konwekcji (wydzielania ciepła odczuwalnego) wysoko w atmosferze wraca do zwrotników na 30 stopień szerokości geograficznej, gdzie znowuż opada. Tam z kolei nagrzane i suche masy powietrza wędrują, jedne z powrotem ku 60 stopniowi szerokości geograficznej po to by zebrać po drodze parę wodną i nieść z sobą gorętsze powietrze z tropików do klimatu umiarkowanego, a drugie wracają ku równikowi zbierając po drodze parę wodną i niosąc gorętsze powietrze zwrotnikowe tuż przy powierzchni Ziemi. W tym samym czasie od biegunów przez średnie szerokości geograficzne wysoko w atmosferze płyną chłodniejsze masy powietrze do tropikalnych zwrotników i tropikalnego równika.

Para wodna i opady deszczu i śniegu

Ogólnie w atmosferze już jest jakaś ilość pary wodnej, niezależnie od wegetacji roślinności. Nad pustynią bez roślinności spływa też para wodna wraz z masami powietrza w komórce Hadleya. Więc, para wodna w atmosferze biegnąca od równika do biegunów skrapla się dopiero na średnich szerokościach geograficznych, gdzie jest znacznie chłodniej i wilgotniej. Stąd są opady deszczu lub śniegu. A jest ich mniej np. na południu Europy niż przed 30 laty. Dlatego strefa opadów przesuwa się do środkowej i północnej Europy i i północnej Azji, gdzie potężne ilości skroplonej pary wodnej wywołują często nawalne deszcze. Podobnie jest w Ameryce Północnej i w Azji czy też w Ameryce Południowej czy też daleko na południu Australii i Afryki południowej.

Atmosfera ziemska się nagrzewa, więc coraz więcej mas powietrza w górnej atmosferze niesie z sobą coraz większe ilości pary wodnej na bieguny. Z kolei, dołem przy powierzchni Ziemi płynie zimne powietrze z biegunów do równika. Gdyż zimne powietrze jest cięższe od ciepłego i raczej płynie  tak niezależnie od komórek atmosferycznych, choć lokalne i regionalne parowania występują im bliżej jesteśmy równika, gdyż jest więcej roślinności i cieplejszych gleb. Jedynie zwrotniki są wyjątkami jak bieguny, gdyż są z reguły pustynnymi biomami.

Para wodna i bariery geograficzne oraz zaburzenia w cyrkulacjach oceanicznych

Wpływ ukształtowania terenu oraz obecność prądów oceanicznych. Zimne prądy są tam, gdzie wybrzeża są pustynne (Mojave w Kalifornii, Namib w na południu Afryki Zachodniej, Wielka Pustynia Piaszczysta w Australii, Atacama w Chile), a ciepłe, tam gdzie jest jakaś bogatsza szata roślinna. Góry mogą właśnie tworzyć też taką barierę. Wschodnie stany USA są z reguły wilgotne aż do Gór Skalistych, a zachodnie są bardziej suche. Dlatego też często są tam pożary, a w Kalifornii jest tak samo sucho jak na południu Europy w Hiszpanii, Portugalii, na południu Włoch czy w Grecji. Podobnie jest w Ameryce Południowej, w Andach.

Obecność okresowa El Niño na równikowym Pacyfiku może zupełnie odwrócić meteorologiczne warunki. Zamiast normalnie suchych warunków w Chile, Boliwii, Peru pojawiają się anomalne bardzo wilgotne warunki przynoszące z sobą nawalne opady deszczu i lawiny błotne, a także straty w gospodarce rybackiej. Nadmiar pary wodnej tam sprawia, że zimny Prąd Peruwiański zostaje zaburzony i nie wypływają bogate składniki odżywcze konieczne dla fauny wschodniego Pacyfiku u wybrzeży andyjskich. Natomiast po zachodniej stronie Pacyfiku równikowego, zamiast normalnych warunków wilgotnych niosących z sobą ogromne ilości pary wodnej i deszczów tropikalnych, to mamy do czynienia z permanentnymi, anomalnymi suszami i pożarami w Australii i w południowo-wschodniej Azji.

Złożoność cyrkulacji pary wodnej na Ziemi jest dość skomplikowana i zawiła. Ale generalnie płynie ona od równika do biegunów i z powrotem. I najwięcej jej się również zbiera w strefie niżów aniżeli wyżów atmosferycznych. Tam gdzie mogą zachodzić procesy ewapotranspiracji (parowania z gleb i roślin) oraz tam gdzie zachodzą procesy konwekcyjne powietrza atmosferycznego. Czyli generalnie, na równiku, gdzie rozbudowują się potężne układy chmurowe przynoszące z sobą tropikalne burze i zenitalne opady deszczu oraz na średnich szerokościach geograficznych, gdzie opady deszczu i także śniegu są normą meteorologiczną.

Dużo pary wodnej występuje w górach. Gdyż, im wyżej się wznosimy, tym bardziej temperatura spada, co z kolei przynosi z sobą w tropikach generalnie deszcze (a na większych wysokościach też opady śniegu), a na wyższych szerokościach geograficznych tylko raczej opady śniegu. Choć w coraz cieplejszym świecie ilość dni z opadami śniegu z dekady na dekadę jest coraz mniejsza na korzyść dni z opadami deszczu.

W ciągu kilkudziesięciu lat koncentracja pary wodnej w atmosferze zwiększyła się o co najmniej 4 %. I w świecie cieplejszym, przykładowo o 3 stopnie Celsjusza, będzie jej jeszcze więcej. Oceany będą bardziej intensywnie parować. Roślinność tak samo. Na dodatek rośliny będą więcej emitować dwutlenku węgla niż go pochłaniać, co z kolei spotęguje dodatnie sprzężenie zwrotne pary wodnej. Będzie jej przybywać w atmosferze jeszcze więcej.

Układy chmurowe będą tworzyć się na wyższych wysokościach (gdzie jest bardziej chłodniej) i na wyższych szerokościach geograficznych (gdzie już nie będzie tak chłodno jak dziś). Te procesy będą oczywiście gwałtowniej zachodzić gdy będziemy dalej spalać paliwa kopalne i wylesiać planetę zgodnie z obecnym, szkodliwym scenariuszem emisji gazów cieplarnianych – business-as-usual (RCP8.5 – Representative Concentration Pathways).

http://naukaoklimacie.pl/fakty-i-mity/mit-para-wodna-jest-najwazniejszym-gazem-cieplarnianym-32

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *