Тепловой баланс земной поверхности определяется уравнением:

,

(1)

где T = t + 273 ^oC - абсолютная температура в градусах Кельвина, t - температура в градусах Цельсия, I - солнечная постоянная, A - альбедо, a - коэффициент парникового эффекта, s - постоянная Стефана-Больцмана, с - средняя глобальная плотность теплоемкости на единицу площади земной поверхности, cT - тепловая энергия единицы площади земной поверхности, t - время; принято, что коэффициенты a и b в общем случае зависят от температуры T (см. таблицу). Правая часть (1) может рассматриваться как сила, равная по определению отрицательному градиенту потенциальной функции U (функции Ляпунова) по температуре T.

Функцию U получаем интегрированием (1). Постоянную интегрирования фиксируем условием обращения минимального значения U в ноль. В области, где коэффициенты a и b являются постоянными, имеем:

,

(2)

где T₀ - равновесная стационарная температура, возникающая при Устойчивым стационарным состояниям соответствует неравенство Все состояния в области постоянных, не зависящих от температуры коэффициентов a и b являются устойчивыми.

Состояния полного оледенения 1 и полного испарения океанов 3 (см. рисунок) соответствуют твердому и газообразному состояниям воды (см. таблицу), в которых альбедо и парниковый эффект мало меняются с изменением температуры, и коэффициенты a и b в (1) и (2) можно считать постоянными. Современное состояние климата, расположенное в области температур жидкой фазы воды, соответствует физически изменяющимся с температурой коэффициентам a и b и в пределах точности современных данных (North et al., 1981; Горшков, 1995) не является физически устойчивым по отношению к переходу в состояния 1 или 3 (см. рисунок, штриховая линия). Устойчивость современного климата может обеспечиваться биотической регуляцией окружающей среды, в результате которой, несмотря на наблюдаемые широтные изменения коэффициентов a и b с температурой (North et al., 1981), их среднеглобальные значения, по-видимому, поддерживаются практически постоянными, и возникает соответствующая устойчивая потенциальная яма, отделенная от состояний 1 и 3 потенциальными барьерами (см. рисунок, сплошная линия). Переходы между состояниями возможны вблизи точек пересечения соответствующих потенциальных кривых, которые приближенно определяют максимумы барьеров.

Текст статьи www.biotic-regulation.pl.ru/Russian/ecol99_r.htm
биотическая регуляция окружающей среды: главная страница