•Эксперимент по глобальному циклу энергии и воды

глобальный и региональный гидрологи- ческие циклы, балансы радиации и энергии и их роль в глобальных изменениях, например таких, как рост концентраций парниковых газов.

•Климат и Криосфера (CliC): главная цель CliC состоит в оп- ределении и количественной оценке воздействия климатических колебаний и изменений на компоненты криосферы, влияния кри- осферы на климат, а также в определении стабильности мировой криосферы.

•Стратосферные процессы и их роль в климате (SPARC): SPARC уделяет особое внимание той важной роли, которую стра- тосферные процессы играют в климате Земли, с существенным уклоном во взаимодействие химических процессов и климата.

Проект CLIVAR (http://www.clivar.org) был разработан для по- нимания климатической изменчивости и ее применения для целей прогноза, улучшения моделей климата, для мониторинга и оценки изменений в нашей климатической системе. Проект CLIVAR пре- следует четыре основные цели:

–описание и понимание физических процессов, отвечающих за колебания и предсказуемость климата во временных масштабах сезона, нескольких лет, десятилетия и столетия путем сбора и ана- лиза наблюдений и разработки и применения совместных моделей климатической системы при сотрудничестве с другими программа- ми по изучению и наблюдению климата;

–выявление климатической изменчивости в интересующих временных масштабах путем составления наборов палеоклимати- ческих и инструментальных данных с контролем их качества;

–увеличение номенклатуры и точности климатических про- гнозов в масштабе времени от сезона до нескольких лет за счет раз- вития глобальных совместных прогностических моделей;

–понимание и предсказание реакции климатической системы на увеличение концентрации радиационно активных газов и аэро- золей и сравнение этих предсказаний с наблюденными климатиче- скими показателями для выявления антропогенной составляющей климатического сигнала.

Ключевыми научными темами CLIVAR являются Южное ко- лебание Эль-Ниньо и другие виды тропической изменчивости, мус- соны, десятилетние колебания, термохалинная циркуляция океана, антропогенные климатические изменения и роль океанов в климате.

Разработка этих тем представляет весомый вклад CLIVAR в интегри- рующие инициативы ВПИК по сезонным и десятилетним прогно- зам, предсказанию муссонов, антропогенному изменению климата, подъему уровня моря и экстремальным климатическим явлениям.

В процессе развития проекта и включения в него исследований по океану появились и новые темы: улучшение моделей для

сторонами; образование и про- светительская деятельность. А также возникли и новые первоочередные задачи

исследования:

–внутрисезонная, сезонная и межгодовая изменчивость и пред- сказуемость муссонных систем;

–десятилетняя изменчивость и предсказуемость океана и ат- мосферы;

–морские биофизические взаимодействия и динамика апве- линга;

–региональное изменение уровня моря и воздействие на по- бережья;

–понимание и предсказание погодных и климатических иссле- дований;

–соответствие между балансом планетарной энергии и запа- сом тепла океаном;

–ЭНЮК в условиях изменяющегося климата. В настоящее время проект включает всвои исследования иокеан,

и его новое название – «Климат и океан – изменчивость,

следуют тесные взаимосвязи этого проекта с другими ключевыми проектами ВМО и ВКП.

В проекте считается, что атмосфера играет ключевую роль в энергетическом балансе Земли. В результате молекулярного рас- сеивания и наличия аэрозолей и облаков она рассеивает или отража- ет около 30 % поступающей солнечной радиации. Часть

длинноволновый радиационный поток и явные и скрытые потоки тепла. Пропорциональность такого разделения зависит от

может служить повышенное содержание водяного пара, который сам по себе является важным парниковым газом в нагревающейся атмосфере.

Распределение суши и океана и поступающая солнечная ради- ация также вносят свой вклад в образование определенных законо- мерностей/явлений, наблюдаемых и в погодных, и в климатических временных рамках. Их часто именуют режимами. Например, в Се- верном полушарии доминирующим видом циркуляции является Северо-Атлантическое колебание (NAO) и связанная с ним Север- ная Кольцевая Мода (NAM), которые отражают изменения западных ветров, дующих через Атлантику в Европу. Южная Кольцевая Мода (SAM) описывает изменения в силе и широтной привязке преобла- дающих западных ветров и траекторий циклонов в Южном полуша- рии. Эти явления − преимущественно

очередь, могут повлиять изменения климата. Понять эти режимы и правильно представить их в климатических моделях является очень важной задачей.

В настоящее время океаны поглощают примерно треть общего количества парниковых газов, выброшенных в атмосферу. Это ведет к окислению океана, наблюдаемому в глобальном масштабе.

Океан поглощает тепло и его течения перемещают его, а также соли и химические соединения, «выдавая» их в атмосферу в раз- ное время и в разных местах. Какие изменения претерпевает в связи с этим океаническая циркуляция – это ключевая проблема, кото- рая рассматривается ниже. Из-за большой массы (средняя глубина 3800 м), высокой теплоемкости и площади поверхности океанов взаимодействие океана и атмосферы и реакция океана на воздей- ствия извне включают ряд «медленных» процессов, поэтому их можно предсказывать в ряде временных масштабов.

Прогнозирование климата на предстоящие столетия невоз- можно без ответа на один из самых трудных научных вопросов:

что со временем будет происходить с запасом углерода в океане?

поглощать углерод в будущем понизится. Чтобы оценить дальней- шую способность океанов поглощать и хранить углерод, необходи- мо разработать достоверные физические и биогеохимические опи- сания Мирового океана. Наше понимание океана быстро развива- ется благодаря деятельности многих научных проектов, таких как CLIVAR (ВПИК), SOLAS (IGBP, SCOR, ВПИК и CACGP) и IMBER (IGBP и SCOR), Координационный Проект по Океанскому углеро- ду (IOC, SOLAS, IMBER, CLIVAR), и благодаря общему прогрессу в наблюдениях океана. Также большой вклад вносит Проект ESSP по Глобальному углероду, который выполняет и публикует оценки текущего географического и временного распределения основных компонентов глобального цикла углерода, включая его потоки.

Для всех численных прогнозов климата во временных масшта- бах от нескольких месяцев до нескольких лет и десятилетий необхо- димо иметь заданное по наблюдениям начальное состояние атмос- феры и океана. Необходимая точность начальных условий зависит от конкретного практического приложения. Два завершившихся экс- перимента ВПИК (проект TOGA по Глобальной атмосфере и Тро- пическому океану и Эксперимент WOCE по Циркуляции Мирового океана) позволили углубить наше понимание океанской циркуляции и ее связей с атмосферой. В результате проведения проекта TOGA, в частности, стало возможным разработать методы прогнозов Юж- ного Колебания Эль-Ниньо и использовать их для прогноза ряда се- зонных

явлений. Эксперимент WOCE дал в руки беспрецедентный «снимок» глобальной океанской циркуляции. Доступность

спутни- ковых наблюдений, почти глобальное покрытие океана автономны- ми плавучими профилографами Арго, успешная демонстрация спо- собности усвоения информации по океану в рамках Эксперимента по усвоению глобальных данных об океане (GODAE), а также все возрастающая точность пионерного синтеза океанских данных под эгидой CLIVAR позволяют производить более качественные наблю- дения, улучшают понимание роли океана в климатических колеба- ниях и изменениях и дают хорошие перспективы для предсказания климата во многих временных масштабах. Чтобы исследовать пред- сказуемость совместной климатической системы, крайне важно правильно включить в модели потоки импульса, тепла, влаги, газов и частиц между океаном и атмосферой, чем успешно занимаются SOLAS, CLIVAR и GEWEX. Также необходимо заполнить пробелы в глобальных океанских наблюдениях, включая области, покрытые

морским льдом. Решением этой последней задачи занимается про-

Результатами деятельности проекта CLIVAR являются как пе- риодические публикации типа ежеквартальных бюллетеней, или новостей (Exchanges, Newsletters), так и отчеты национальных ко- митетов по проекту и тематические сборники трудов конференций, монографии и справочные пособия, например:

•Exchanges 66, March 2015;

•Exchanges 65, July 2014;

•CLIVAR National Reports 2012 Australia_0.pdf Tuesday, Octo- ber 1, 2013;

•A prospectus for the CLIVAR research focus «Consistency bet- ween planetary energy balance and ocean heat storage (CONCEPT- HEAT)», 2015;

• FluxNews – issue February 2015, 2015;

•WCRP Grand Challenge: Understanding and Predicting Weather and Climate Extremes. Xuebin Zhang, Gabriele Hegerl, Sonia Seneviratne, Ronald Stewart and Francis Zwiers, Lisa Alexander, 2014;

• CLIVAR Brochure 2014. 2013.

По проекту CLIVAR проводится также достаточно много меж- дународных конференций, научных семинаров, встреч рабочих групп по отдельных направлениям деятельности, что представлено на сайте проекта http://www.clivar.org и регулярно обновляется.

Целью проекта GEWEX (www.gewex.org) является наблю- дение, анализ, понимание и предсказание изменений глобального круговорота энергии и гидрологического цикла и их влияния на ди- намику атмосферы и ее приповерхностного слоя. GEWEX также производит наблюдения за региональными гидрологическими про- цессами и водными ресурсами для выявления их отклика на изме- нения в окружающей среде, такие как рост концентрации парнико- вых газов и изменения в природопользовании.

Задачами проекта GEWEX являются:

•Создание однородных наборов данных высокого качества по энергетическому балансу Земли и круговороту воды с высоким разрешением по времени и пространству (3 ч и 25 км) и оценками погрешностей для исследований соответствующих процессов в мас- штабах времени до десятилетий, а также их использования для ана- лиза климатической системы и разработки и верификации моделей.

•Углубленное понимание функционирования энергетического и гидрологического циклов и количественное описание их вклада в климатические обратные связи.

•Развитие прогнозирования ключевых переменных, харак-

процессы, путем совершенствования параметризаций гидрометео- рологических процессов, а также определение географических и се- зонных изменений предсказуемости этих переменных для различ- ных районов суши.

•Совместные работы с оперативными гидрометеорологиче- скими службами, соответствующими проектами ESSP – например Глобальным проектом по системе «Вода» и другими гидрологи- ческими программами для демонстрации новых прогностических возможностей проекта GEWEX, роли созданных наборов данных и методик оценки последствий глобальных изменений.

В настоящее время в проекте GEWEX имеются четыре основ- ные панели, или части:

а) Панель изучения глобальной системы суша/атмосфера (Glo- balLand/Atmosphere System Study Panel – CLASS), в которой иссле- дуются энергетические и водные потоки при усиливающемся вни- мании к глобальному углеродному циклу;

б) Панель изучения глобальной атмосферной системы (Global Atmospheric System Studies Panel – GLASS) для включения в модели климата водного цикла с целью повышения их эффективности;

в) ГЕВЕКС гидроклиматическая Панель (The GEWEX Hydrocli- matology Panel – GHP) предназначена для прогнозирования климата для гидрологических приложений и включает в себя региональные гидроклиматические проекты (RHPs), пересекающиеся проекты для прикладных прогнозов и глобальные центры данных для сбора и распространения данных, связанных с гидрологией;

г) Панель данных и оценок (GEWEX Data and Assessments Panel – GDAP) для оценки влияния обратных связей с облачностью, водяным паром и других.

По каждому из четырех направлений деятельности проводятся международные конференции, встречи рабочих групп и публикуют- ся результаты исследований.

Энергия Солнца служит главным движителем климатической системы Земли, тогда как инфракрасное излучение – это ее «си- стема охлаждения». Экваториальные районы преимущественно нагреваются, а полярные – охлаждаются, что приводит в движение как атмосферную, так и океаническую циркуляцию Земли. Однако сложность и изменчивость системы «Земля» во многом происхо- дят из-за воды – во всех трех ее фазовых состояниях. В частности, от наличия влаги зависит возможность происхождения и поддер-

жания биологической жизни. Энергия и вода в климатической си-

до планетарных масштабов, так и во времени – от мгновений до ты- сячелетий. Воздействие на климат извне либо путем солнечных эффектов, либо через изменения состава атмосферы или изверже- ния вулканов изменяет водный и энергетический циклы, а также их сложные внутренние взаимосвязи. Эти изменения вызывают откли- ки в климатической системе, которые и усиливают, и ослабляют раз- личные аспекты исходных изменений. Именно эти обратные связи и их взаимодействия в нелинейной динамике системы «океан – ат- мосфера» представляют самую большую проблему для понимания климата и предсказания размаха климатических изменений в этом столетии. Ее разрешение требует серьезного улучшения нашего по- нимания сложных процессов в климатической системе и их взаи- мосвязей

исовершенствования их представления в климатических моделях.

Внастоящее время в рамках ВПИК исследования динами- ки

итермодинамики атмосферы, глобального гидрологического круговорота и взаимодействия атмосферы с поверхностью Земли, в особенности над сушей, проводятся под эгидой проекта GEWEX. Океаны играют главную роль в энергетическом и водном циклах, и здесь руководящая роль принадлежит проекту CLIVAR. Ключевые вопросы будущих исследований в этой области могут быть сформу- лированы следующим образом:

•Как изменяются энергетический баланс Земли и гидрологи- ческий цикл?

• Можно ли количественно описать обратные связи в системе

«Земля» и понять, как эти процессы связаны с естественной измен- чивостью?

•Можно ли прогнозировать климатическую изменчивость во временных масштабах от сезона до нескольких лет?

•Каковы воздействия климатической изменчивости на водные ресурсы в этих временных масштабах?

•Как антропогенные климатические изменения накладывают- ся на естественную климатическую изменчивость и влияют на ре- гиональный водный и энергетический баланс, в особенности на его средние и экстремальные значения?

•Можно ли проследить за потоком энергии, проходящим через климатическую систему, и более глубоко понять природу глобаль- ного потепления климата?

Основной целью проекта CliC (clic.npolar.no) является оценка и количественная характеристика воздействий, которые климатиче- ские колебания и изменения оказывают на компоненты криосферы

и ее общую стабильность, а также влияния криосферы на климати- ческую систему. CliC и его партнеры стремятся обеспечить:

–расширенные наблюдения и мониторинг криосферы и кли- мата холодных районов Земли в целях изучения природных процес- сов, верификации моделей, обнаружения изменений и других при- ложений;

–более глубокое понимание физических процессов и механиз- мов обратных связей, с помощью которых криосфера взаимодей- ствует с другими компонентами климатической системы;

–более совершенный учет криосферных процессов в климати- ческих моделях с целью уменьшения погрешностей моделирования и прогноза климатических колебаний и изменений;

–содействие и поддержку научной оценки изменений в криос- фере и их последствий, в частности для подготовки 5-го Оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Пять комплексных научных разработок CliC включают:

а) вклад криосферы в пресноводный баланс Арктики и Южного океана;

б) роль углерода и вечной мерзлоты в климатической системе; в) различия между Северным и Южным полушариями с точки зрения распространения морского льда и его сезонного прогноза; г) региональное климатическое моделирование и улучшение

параметризаций криосферных процессов; д) динамику ледниковых щитов и их роль в подъеме уровня

моря.

Собирательный термин «криосфера» описывает элементы си- стемы «Земля», содержащие воду в замерзшем состоянии. Крио- сфера включает в себя снежный покров, твердые осадки, морской лед, озерный и речной лед, ледники, ледяные щиты и шапки, веч- ную мерзлоту и сезонно-мерзлые грунты. Сюда же входят шельфо- вые ледники и айсберги. Криосфера является неотъемлемой частью системы «Земля» и особенно чувствительна к потеплению климата. Следовательно, характеристики ее состояния являются чуткими ин- дикаторами изменений в климатической системе. Влияя на потоки поверхностной энергии и влаги, облачность, осадки, гидрологию, атмосферную и океаническую циркуляцию, криосфера играет важ- ную роль в глобальной климатической системе.

Изменения в криосфере вовлечены в важную положительную обратную связь, возникающую при потеплении климата за счет со-