Сколько воды содержится в атмосфере Земли?

Землю часто называют "голубой планетой" из-за ее обильных запасов воды. В отличие от других тел Солнечной системы изобилие жидкой воды на Земле позволило миллионам и миллионам видов развиваться и процветать. По данным Геологической службы США (USGS), около 71% поверхности Земли покрыто водой, а колоссальные 96,5% запасов воды на планете находятся в океанах. Но вода не просто остается внизу; как часть круговорота воды она поднимается в атмосферу.

Сколько воды находится в атмосфере в любой момент времени? Сколько сейчас находится над нашими головами, и если бы все это упало сразу, какое влияние это оказало бы?

Прямо сейчас в небе находятся миллиарды литров воды в основном в виде пара, и если бы все это упало одновременно, это вызвало бы серьезные проблемы для миллионов людей.

По данным Геологической службы США, объем всей воды на Земле оценивается почти в 332,5 миллиона кубических миль (1,4 миллиарда кубических километров). Чтобы представить это в контексте, 1 кубическая миля содержит достаточно воды, чтобы заполнить 1,66 миллиона плавательных бассейнов олимпийского размера.

В результате гидрологического цикла земная вода никогда не находится в одном месте слишком долго. Она испаряется, превращается в пар, конденсируется, образуя облака, и выпадает обратно на поверхность в виде осадков. Затем цикл начинается снова.

По данным Britannica, испаренная вода остается в атмосфере около 10 дней. Это означает, что атмосфера буквально пропитана водяным паром.

"В среднем около 30 мм осадков в виде пара может выпасть в любой точке поверхности Земли", - Фредерик Фабри, директор радиолокационной обсерватории им. Дж. Стюарта Маршалла и адъюнкт-профессор окружающей среды и департамента атмосферных и океанических наук в Университете Макгилла в Канаде.

Учитывая, что площадь поверхности Земли составляет около 510 миллионов квадратных километров, в атмосфере содержится около 37,5 миллионов миллиардов галлонов воды. Если бы вся эта масса упала сразу, это подняло бы уровень мирового океана примерно на 3,8 сантиметра, добавил он.

Хотя одновременное выпадение всего этого пара невероятно маловероятно, такое резкое повышение уровня моря, скорее всего, будет иметь ужасные последствия. Если уровень мирового океана повысится всего на 5 см, низменные города, такие как Мумбаи и Кочи, Индия; Абиджан, Кот-д'Ивуар; и Джакарта, Индонезия, население которых в совокупности превышает 28 миллионов человек, будут "значительно затронуты".

Согласно исследованию 2017 года, опубликованному в журнале Scientific Reports, если уровень моря поднимется на 5-10 см, это удвоит частоту наводнений во многих регионах, "особенно в тропиках".

Если бы вся вода в атмосфере каким-то образом самопроизвольно стекала вниз каскадом, она не распределялась бы равномерно по всему миру. Это потому, что некоторые районы Земли более влажные, чем другие.

"Количество воды в атмосфере контролируется балансом между потоком, входящим в атмосферу, и потоком, выходящим из нее", - сказал Фабри. "Поток, идущий в атмосфере, контролируется испарением с поверхности, и это зависит от того, есть ли вода на поверхности, а также от температуры. Для испарения воды требуется много энергии, и эта энергия поступает от тепла поверхности. Теплые океаны находятся там, где испарение наибольшее, а арктические районы суши - там, где оно наименьшее".

Среднее количество воды в атмосфере варьируется в зависимости от сезона и местоположения, но, вообще говоря, "тропические океаны и влажные тропические районы имеют наибольшее количество водяного пара над ними, и они меняются в зависимости от сезона; Арктические районы суши или высокогорные районы имеют наименьшее количество", потому что теплый воздух намного лучше переносит воду, сказал Фабри.

Другие факторы, влияющие на это, включают геологию и топографию, такие как наклонный рельеф местности, который влияет на то, как быстро воздух поднимается в атмосферу, где он охлаждается. В результате в наветренных районах горных местностей выпадает больше осадков.

Примечательно, что изменение климата может повлиять на количество паров в атмосфере в ближайшие десятилетия. "Если температура станет теплее, испарение с поверхности увеличится, как и количество воды в атмосфере", - сказал Фабри.

В результате глобальное потепление, по-видимому, может ускориться. Водяной пар является очень эффективным парниковым газом, и когда его будет больше в атмосфере, он будет способствовать потеплению и усилению парникового эффекта.

Livescience Jan 2022.