Спор климатологов: Метелка ответил оппонентам по поводу тепловой радиации атмосферы

Чешский климатолог Ладислав Метелка опубликовал развёрнутый ответ на критику коллег — доцентов Йозефа Сеяка и Яна Покорного, которые обвинили экспертное заключение Академии наук Чехии AVex 4/2020 в нарушении законов термодинамики.

Спор разгорелся вокруг одной фразы из документа о том, что примерно треть энергии, поступающей к поверхности Земли, приходит в виде солнечного излучения, а остальные две трети — в виде теплового излучения атмосферы. По мнению оппонентов, это физически невозможно: якобы получается, что энергия возникает в атмосфере из ниоткуда, а тепло самопроизвольно перетекает от холодного к тёплому, что противоречит второму закону термодинамики.

Метелка настаивает, что критики неверно истолковали формулировку. Ключевое слово — «приходит»: речь идёт только о потоках излучения, которые достигают поверхности, а не о полном балансе. Согласно классической климатологической схеме, к поверхности Земли поступает два потока — видимое солнечное излучение (около 160 Вт/м²) и инфракрасное излучение атмосферы (около 333 Вт/м²). Третий поток — тепловое излучение самой поверхности (390 Вт/м²) — уходит от земли вверх и в «приходящий» поток не входит.

По данным наблюдений Чешского гидрометеорологического института (ЧГМИ) в Градец-Кралове, доля инфракрасного излучения, поступающего к поверхности, ещё выше глобального среднего — около 74%, тогда как на видимый свет приходится лишь 26%. Это объясняется географической широтой: чем она выше, тем больше доля теплового излучения в общем радиационном балансе. Кроме того, длинноволновое излучение атмосферы поступает к земле круглосуточно, а солнечный свет — только днём, причём преобладать над тепловым излучением он начинает лишь при высоте Солнца над горизонтом около 29 градусов.

По статистике станции в Градец-Кралове за 2012–2025 годы, в 83% времени интенсивность длинноволнового излучения атмосферы превышала интенсивность солнечного света, и лишь в 17% случаев было наоборот. Максимум преобладания теплового излучения зафиксирован в декабре — 98% времени, минимум — в июне (69%), но даже летом атмосфера «отдаёт» земле больше энергии, чем поступает от Солнца.

Метелка подчёркивает: сама поверхность Земли действительно излучает тепло в инфракрасном диапазоне, но это поток, уходящий от земли, а не приходящий к ней, поэтому смешивать его с «приходящим» излучением некорректно — это разные физические характеристики.

Что касается общего баланса: от атмосферы к поверхности в среднем поступает около 333 Вт/м², а от поверхности в атмосферу уходит около 390 Вт/м². Чистый поток тепла — порядка 57 Вт/м² — направлен именно от более тёплой поверхности к более холодной атмосфере, что полностью соответствует законам термодинамики. Данные из Градец-Кралове за 2018–2025 годы это подтверждают: средний восходящий поток составляет 376 Вт/м², нисходящий — 318 Вт/м², итоговый баланс — минус 58 Вт/м².

Отвечая на вопрос, откуда атмосфера берёт энергию для мощного излучения к земле, Метелка поясняет: она поглощает тепло, идущее от поверхности (378 Вт/м² из 390), часть солнечного света (79 Вт/м²), а также явное и скрытое тепло от поверхности (20 и 82 Вт/м² соответственно) — суммарно 559 Вт/м². Обратно атмосфера излучает 343 Вт/м² к земле и ещё 217 Вт/м² в космос — итого 560 Вт/м². Энергия нигде не возникает из ничего, баланс полностью сходится, подчёркивает климатолог.

Единственную неточность в оригинальном заключении AVex Метелка всё же признаёт — формулировку о том, что «нижние слои атмосферы теплее», без уточнения, теплее чего именно, что могло привести к неверному толкованию.

В заключение Метелка призвал оппонентов публично извиниться за обвинения в адрес института CzechGlobe, Академии наук и Чешского гидрометеорологического института в «подлоге» и «фальсификации климатических данных», назвав эти заявления безосновательными и выходящими за рамки научной дискуссии.

Источник: ekolist.cz