Геофизические данные в исследованиях изменений климата Б.Г.Шерстюков Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации – Мировой центр данных

Содержание доклада Значение данных наблюдений в проблеме изменений климата Почему изменяется климат? Ошибки моделирования и прогнозов климата на ХХI век Исследование факторов изменений климата по данным наблюдений

Метеорологические станции с наблюдениями от 1900 года по настоящее время

Метеорологические станции с наблюдениями от 1920 года по настоящее время

Метеорологические станции с наблюдениями от 1960 года по настоящее время

Изменения климата по данным наблюдений и результаты моделирования.

Глобальная среднегодовая температура по наблюдениям до 2010 года

Гипотеза об антропогенной природе современного потепления

Ошибки модели CGCM2 (среднегодовая температура ( о С) за г.)

Ошибки модели ECHAM4 (среднегодовая температура (оС) за г.)

Ошибки модели HadCM3 (среднегодовая температура (оС) за г.)

1. Усиление парникового эффекта - следствие увеличения: концентрации СО2 и метана влажности воздуха количества облачности 2. Колебания во взаимодействиях внутри климатической системы (атмосфера-океан) 3. Внешние факторы (солнечная активность, возмущения орбиты и скорости вращения Земли) Возможные причины изменений климата

Зависимость парникового эффекта от нормы радиационного баланса B = P in - P out dT = f (P out ) Летом температура определяется преимущественно приходящей радиацией, а зимой – задержкой уходящей радиации Увеличение количества парникового газа не может заметно повлиять на температуру летом, а зимой большая задержка уходящего излучения приведет к потеплению 1. П АРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ

Выделение парникового эффекта СО 2 по данным наблюдений Условия построения статистического эксперимента: 1.Исключить влияние водяного пара и облачности – построение выборок данных при сухой безоблачной погоде 2.Исследовать изменение трендов в зависимости от географической широты и сезона года Ожидаемый результат статистического эксперимента В результате усиления парникового эффекта наибольший рост положительных трендов температуры следует ожидать на географических широтах и в сезонах года с отрицательным радиационным балансом, т.е. в высоких широтах зимой

Зависимость изменений климата от концентрации СО2 (по сезонам) Тренды температуры (Т) сухого воздуха, при отсутствии облачности, и радиационный баланс (В).

Зависимость изменений климата от концентрации СО2 (по широте) Зонально осредненный радиационный баланс (В) и тренды температуры воздуха при безоблачной (Тя) и облачной (Т об ) погоде по широтам

Парниковый эффект в изменениях климата по данным наблюдений Вывод 1: Зависимость трендов температуры от радиационного баланса подтверждает наличие парниковой составляющей в современном потеплении климата. Доля парникового эффекта не определена. Вывод 2: Усиление парникового эффекта СО 2 не отменяет наличие естественных составляющих колебаний климата

Естественные колебания климата

Температура в центральной Англии (слаженные значения по 7-летиям) Колебания климата наблюдались в доиндустриальную эпоху

2. И ЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА, КАК РЕЗУЛЬТАТ ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ ОТДЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ( АТМОСФЕРА - ОКЕАН ) Индекс инерционности K=t 2 -t 1, (1-весна, 2- осень) – мера взаимодействия атмосферы и океана Среднегодовая температура воздуха над континентами северного полушария (Тс) и индекс сезонной инерционности атмосферы (k), скользящие средние по трехлетиям

21 Индекс инерционности и среднегодовая температура воздуха на территории России. R= Вывод 3: Эпоха усиления парникового эффекта совпала с фазой ослабления демпфирующего эффекта океана, в результате - глобальное потепление ускорилось, т.е. ослабление инерционности усиливает проявление парникового эффекта

3. С ОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И КЛИМАТ Изменение инерционности климата океана согласуется с изменением солнечной активности По данным И.И.Мохова, со второй половины 1940-х годов до начала 1990-х годов 25% дисперсии атмосферных процессов связано с солнечной активностью

Аномалии температуры поверхности океана и северо-южное ускорение орбитального движения Земли (скользящие по 5-летиям) ТПО Ускорение Земли Возмущения орбиты Земли сопровождаются изменениями сезонных аномалий Температуры поверхности океана 4. В ОЗМУЩЕНИЯ ОРБИТАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ И КЛИМАТ З ЕМЛИ

Возмущения орбиты Земли. Северо-южное ускорение движения Земли (2) и температура воздуха в широтной зоне 0-60 СШ а) гг. б) гг. Наблюдается полное согласие изменений температуры с возмущениями движения Земли. (запаздывание 1-2 месяца)

Прогноз изменений климата 1.на основе гидродинамических моделей 2.на основе экстраполяции результатов наблюдений

Концентрация углекислого газа и глобальная температура воздуха Усиление парникового эффекта подтверждается по результатам наблюдений. Его вклад в глобальное потепление составляет от 23 до 38% по разным оценкам. Но в моделях климата все глобальное потепление приписывается концентрации СО2

Главное заблуждение – современное потепление климата полностью приписывается антропогенному воздействию Если все потепление ХХ века приписать воздействию СО2, то нас ожидает климатическая катастрофа

Прогноз повышения глобальной температуры в ХХI веке по разным моделям Temperature Increase 2000 to 2100 (°C) ModelTotalLandOcean CCSR/NIES CCCma CSIRO Hadley Centre GFDL MPI-M NCAR PCM NCAR CSM

Прогноз с учетом естественных колебаний климата С учетом колебаний Потепление составляет 0.06 о /10 лет. В ХХI веке потепление составит 0.6 о /100 лет

Заключение 1.Главным условием получения новых знаний в современной климатологии является комплексное использование данных наблюдений за состоянием всех составляющих климатической системы и внешних факторов 2.Анализ данных наблюдений показывает, что колебания климата являются результатом сложения нескольких естественных факторов на Земле и в космосе. 3.Усиление парникового эффекта не является главной причиной современного глобального потепления