Лекция 18. Современный и будущий климат
Современный климат за последние 100 -150 лет анализируется по данным инструментальных наблюдений, а не по косвенным показателям.
Особенности колебаний глобальной температуры: межгодовые, десятилетние колебания и климатический тренд.
Надежность (однородность) глобальной температуры:
-разное число станций в 19 и 20 веке;
-станции начале находились в пригородах, затем внутри урбанизированных территорий;
-отсутствие стационарных наблюдений на океанах;
-современное потепление проявляется в разных районах по- разному (над морем меньше, наибольшие над сухими, аридными районами суши 40-700с.ш. – COWL - Cold Ocean, Warm Land).
вулканы Глобальная температура (в
отклонениях от средней 1979-94 гг.) нижней стратосферы 100-50 гПа.
Глобальная температура нижней атмосферы (тропосферы) не меняется.
Аномалии колебания глобальной температуры и основных формирующих ее факторов
Температура поверхности увеличилась на 0.60С. Оранжевая диаграмма – годовая дискретность с вероятностными пределами (черные линии), красная линия – 10-летние средние.
В вероятностных пределах учтены все неопределенности (определение температуры океана, фактор урбанизации на суше и т.п.)
Голубая линия – температура по косвенным данным с вероятными погрешностями (серая линия), малиновая линия – осреднение за 50 лет,
красная линия – прямые данные наблюдений для северного полушария.
Косвенные данные получены по кольцам деревьев, кораллам, кернам льда и т.д.
Science. 2006. V.312. P.1179
Глобальные и широтные распределения тенденций изменения температуры атмосферы за период с 1979 по 2005 г. по данным дистанционного зондирования со спутников.
A и C - стратосферные тренды с глобальным средним значением -0.33 К за десятилетие; B и D - тропосферные тренды с глобальным средним значением +0.20 К за десятилетие.
В областях, выделенных оранжевым цветом, скорости охлаждения стратосферы и разогрева тропосферы выше соответствующих глобальных средних, а в областях, окрашенных голубым и синим цветом, эти скорости ниже. Направления изменения температуры на верхнем и нижнем рисунках противоположны.
Разогрев тропосферы в средних широтах с 1979 по 2005 г. происходил быстрее, чем в экваториальной и полярных областях.
За тот же период стратосфера, напротив, постоянно остывала, причем в средних широтах скорость остывания была больше, чем в экваториальном и полярных широтных поясах (спутниковые данные).
По этим данным группа американских ученых под руководством Куан Фу (Qiang Fu) составила карту, на которой скорости потепления тропосферы и охлаждения стратосферы над определенными участками земной поверхности сравниваются с глобальными средними значениями трендов, принятых за эталонные. Согласно расчетам, эти противоположно направленные тенденции должны были вызвать увеличение высоты тропосферы, наиболее выраженное в средних широтах, с максимумами вблизи 30° широты в обоих полушариях. Но именно здесь располагаются струйные течения, которые должны были сместиться к полюсам примерно на 1° за указанный период, что означает расширение тропической конвективной ячейки Хадли на 2°. Пока что неясно, являются ли эти сдвиги частью отклика глобальной атмосферной циркуляции на повышение содержания в атмосфере парниковых газов.
Рекордные значения предшествующих изменений в составе атмосферы на протяжении последнего тысячелетия свидетельствуют о быстром увеличении содержания парниковых газов и сульфат - аэрозолей, которое объясняется, главным образом, развитием промышленности с 1750 г.
Прежние разрозненные данные, полученные путем анализа воздуха, заключенного во льду (отдельные точки) совпадают с постоянными наблюдениями за составом атмосферы в течение последних десятилетий (сплошные линии).
Эти газы хорошо перемешиваются с атмосферой и их концентрации отражают выбросы из источников в самых разных точках земного шара.
Предполагаемое радиационное воздействие этих газов показано на шкале справа. На последнем графике показана концентрация сульфата в кернах льда, взятых в Гренландии (линии характеризуют 3 различных керна), из которых были изъяты показания, обусловленные разовым воздействие извержений вулканов. Сульфат – аэрозоли образуются в результате выбросов диоксида серы (SO2), выпадают в таком
виде на поверхность и с атмосферой перемешиваются плохо. Повышение концентрации сульфата, осажденного в Гренландии объясняется выбросами SO2 в
США и Европе (показано в виде значков), причем в обоих случаях в последнее десятилетие произошло их снижение. Сульфат – аэрозоли производят негативное радиационное воздействие.
Повышение уровня моря на протяжении XX столетия.
В течение ХХ века средний уровень моря повысился на 0,1 – 0,2 м.
Колебания уровня определяются процессами разных временных масштабов от нескольких часов (приливы и отливы) до нескольких миллионов лет ( изменение бассейна океана в результате тектонических явлений и осаждения). В диапазоне временных шкал от нескольких десятилетий до нескольких столетий некоторые виды воздействий на средний уровень моря связаны с климатом и его изменениями.
Время перемен? Показатель |
Наблюдаемые изменения |
|
|
|
|
Показатель |
Наблюдаемые изменения |
Глобальная
температура
а) при воздействии солнечного излучения и вулканической деятельности; б) при воздействии парниковых газов и сульфат-аэрозолей; в) природные и антропогенные факторы.