Испарение и транспирация

При потеплении на каждый 1 °C воздух может содержать примерно на 7% больше водяного пара.

Почему мокрой коже холодно

Выйди из бассейна в ветреный день, и ты задрожишь даже летом. NOAA объясняет испарение этим примером. Превращение жидкой воды в пар требует энергии, и вода на коже забирает её у тебя. Пот действует так же: тело расходует собственное тепло на испарение пота и охлаждается.

В круговороте воды главный источник энергии — Солнце. Солнечный свет нагревает поверхность моря, и некоторые молекулы получают достаточно энергии, чтобы оторваться от соседей и уйти в воздух. Поскольку океаны покрывают более 70% поверхности Земли, они дают большую часть пара. По оценке USGS, около 90% атмосферной влаги поступает от испарения с океанов, морей, озёр и рек, а около 10% от растений.

Тёплый воздух вмещает больше

У содержания пара в воздухе есть предел, зависящий от температуры. Метеорологи описывают его давлением насыщенного пара. По формуле NWS es = 6.11 × 10^(7.5T ÷ (237.3 + T)) гектопаскалей, где T задана в °C. При 15 °C получается около 17.1 гПа; при 25 °C около 31.7 гПа, почти вдвое больше. Каждый дополнительный градус повышает предел примерно на 7%, как указывает NASA для атмосферы в целом.

Поэтому при повышении температуры на модели поднимается больше точек. Это также объясняет закономерность потепления климата, описанную NOAA: тёплый воздух набирает больше воды до дождя, поэтому сухие периоды могут длиться дольше, а дожди быть сильнее. То же правило 7% делает влажный тропический воздух огромным запасом энергии, отчасти питающим ураганы.

Растения как насосы

Транспирация — испарение с листьев. Вода входит в растение через корни, поднимается по стеблю и выходит через крошечные поры, устьица, на нижней стороне листьев. NOAA отмечает, что лишь около 1% воды, проходящей через растение, используется для роста; остальные 99% уходят в воздух. Поэтому лес — большой тихий насос, поднимающий воду из почвы в небо. Гидрологи часто объединяют оба процесса под названием «эвапотранспирация».

Немного пара поступает изо льда. В холодные сухие ветреные дни снег может сублимировать, прямо переходя в пар; поэтому сугроб может уменьшаться, ни разу не растаяв. USGS относит это к очень малой доле атмосферной влаги.

Электростанции намеренно используют испарение. USGS описывает градирни, внутри которых распыляют горячую воду со станции, чтобы испарение охладило её перед возвратом в реку: горячая вода навредила бы речным организмам. Белый шлейф над градирней не дым; это пар, снова конденсирующийся в капли в более холодном воздухе. В масштабе планеты, добавляет USGS, ежегодно испаряется примерно столько же воды, сколько выпадает с осадками.