Водяной пар – наиболее преобладающий парниковый газ. Парниковый эффект или радиационный поток для воды составляет около 75 Вт/м², а диоксид углерода дает 32 Вт/м²  (Kiehl 1997). Эта пропорция подтверждается измерениями инфракрасного излучения, возвращаемого к поверхности Земли (Evans 2006). Водяной пар также является наиболее преобладающей положительной обратной связью в климатической системе, он увеличивает потепление от изменений атмосферного СО2. Из-за этой положительной обратной связи климат столь чувствителен к потеплению от СО2.

В отличие от внешних воздействий, таких как СО2, который может быть добавлен в атмосферу, уровень водяного пара в атмосфере является функцией температуры. Водяной пар  приносится в атмосферу благодаря испарению – интенсивность которой зависит от температуры океана и воздуха и определяется уравнением Клаузиуса-Клайперона. Если избыток воды добавлен в атмосферу, он конденсируется и выпадает дождем или снегом в течение одной-двух недель. Также если влага удалена из атмосферы, испарение восстановит «нормальный» уровень влажности.

Водяной пар  как положительная обратная связь

Поскольку водяной пар прямо связан с температурой, он также является положительной обратной связью – самой большой положительной обратной связью в климатической системе (Soden 2005). По мере роста температуры увеличивается испарение, и больше воды накапливается в атмосфере. Как парниковый газ, вода поглощает больше тепла, еще больше нагревая атмосферу и приводя к еще большему испарению. Когда СО2 добавляется в атмосферу, как парниковый газ он дает эффект потепления. Это является причиной большего испарения и нагревает воздух до более высокого, стабильного уровня. Так потепление от СО2 имеет эффект увеличения.

Насколько водяной пар увеличивает потепление от СО2? Без обратных связей удвоение СО2 нагрело бы планету примерно на 1 °C. Водяной пар сам по себе примерно удваивает потепление от СО2. Если учесть другие обратные связи (например, потерю альбедо из-за таяния льда), общее потепление от удвоения СО2 составит примерно 3 °C (Held 2000).

Практические наблюдения обратной связи водяного пара и чувствительность климата

Усиливающий эффект водяного пара наблюдался во время глобального похолодания после извержения Пинатубо (Soden 2001). Похолодание привело к более сухой атмосфере, что усилило падение температуры. Чувствительность климата около 3°C подтверждается многочисленными опытными исследованиями , посвященными реакции климата на различные воздействия в прошлом (Knutti & Hegerl 2008).

Спутниковые данные указывают на увеличение количества водяного пара в атмосфере примерно на 0,41 кг/м² за десятилетие с 1988 года. Были предприняты исследования причин этого роста ("fingerprinting") (Santer 2007). Использовались тщательные статистические анализы возможных причин изменения некоторых свойств климатической системы. Результаты 22-х климатических моделей (собственно, всех основных моделей) были обобщены, они показали, что недавний рост содержания влаги над мировым океаном объясняется не воздействием солнца и не постепенным восстановлением после извержения Пинатубо. Основной причиной увлажнения атмосферы оказался рост уровня СО2 из-за сжигания ископаемого топлива.

Теория, наблюдения и модели климата дают значения роста водяного пара 6-7,5% на один градус Цельсия потепления нижней атмосферы. Наблюдаемые изменения температуры, влажности и атмосферной циркуляции соответствуют друг другу и физически непротиворечивы. Когда скептики упоминают о водяном паре как о наиболее мощном парниковом газе, на деле они говорят о положительной обратной связи, которая и делает климат столь чувствительным к СО2, и, фактически, это еще одна линия доказательств антропогенного глобального потепления.

Автор ответа John Cook Последнее обновление 26 июня 2010 года