Презентация "Факторы изменений глобального и регионального климата"


Подписи к слайдам:
Презентация PowerPoint

Факторы изменений глобального и регионального климата (инициативные исследования)

  • Шерстюков Б.Г.

Аномалии глобальной температуры Земли по данным NCDC. (от норм за 1901-2000годы).

  • Потепление глобального климата по модельным оценкам приписывается усилению парникового эффекта в результате антропогенных выбросов СО2 и метана.
  • На самом деле современное потепление – это частный случай естественных колебаний климата разного временного масштаба, на которые накладывается парниковый эффект.

Метеорологические станции

  • Данные:
  • NCDC, ECA, ВНИИГМИ-МЦД

Региональные особенности Тренды температуры 1976-2011гг. Зима.(оС/10 лет) [Шерстюков Б.Г. Сезонные особенности изменений климата за 1976-2011 годы.\\Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

  • Зимой - Потепление наблюдается на обширной территории в Северной Америке с центром в районе геомагнитного полюса и на вытянутых территориях от Скандинавии до Памира-Тибета и от Северной Земли до Амура.

Тренды температуры 1976-2011гг. Весна. [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

  • Весной – наибольшее потепление наблюдается в Европе, в северо- восточной половине Азии и в Северной Америке в районе геомагнитного полюса.

Тренды температуры 1976-2011гг. Лето. [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

  • Летом – потепление в районе геомагнитного полюса, в Европе и на северо-востоке Азии.
  • .

Тренды температуры 1976-2011гг. Осень. [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

  • Осенью – потепление на севере Северной Америки, в восточной Европе и на севере Дальнего Востока

Тренды среднегодовой температуры 1976-2011гг. [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

  • Все карты показывают существенные региональные различия
  • в изменениях климата

Сравнение изменений глобального и высокоширотного климата

  • Аномалии глобальной температуры.
  • Потепление в 1930-е годы
  • и после 1975 года
  • Линейный тренд потепления приписывается антропогенному парниковому эффекту
  • Аномалии температуры в широтной зоне 70-85оСШ их 60-лентняя составляющая [Фролов И.Е. и др. ААНИИ, 2007 ]
  • Вклад линейного тренда 13% (парниковый эффект) Вклад 60-летнего колебания 39% (естественные колебания климата)

Аномалии среднегодовой глобальной температуры [Orssengo G., 2010]

  • Показано, что болше 60% потепления климата является результатом естественных циклов, которые существуют в солнечной системе.
  • Каковы причины появления естественных циклов?

Важная информация для исследований

  • Давно установлено, что
  • длительные процессы в атмосфере формируются под действием внешних по отношению к атмосфере источников энергии
  • [Лоренц Э.Н. 1970., Марчук Г.И. 1974, Монин A.C. и др. 1974, Мусаелян Ш.А. и др.1976].
  • Вывод: Причины колебаний климата необходимо искать вне атмосферы
  • Существует несколько гипотез о причинах изменений и колебаний климата

Причины изменений и прогнозы климата

  • Гипотеза 1:
  • Парниковый эффект
  • По модельным оценкам
  • второе потепление является следствием усиления антропогенного парникового эффекта.
  • По ансамблю физ.-мат. моделей
  • [Мелешко В.П. Оценочный доклад]
  • По статистической модели [Orssengo G., 2010]

Температура в центральной Англии зимой (оС). Скользящие по 7-летиям сглаженные значения. [Шерстюков Б.Г., Салугашвили Р.С. 2010]

  • За 350 лет наблюдалось три полных фазы колебаний климата.
  • В начале ХХI века наступила очередная фаза максимума векового цикла, за которой всегда приходила фаза похолодания.

Дополнительные сведения о физико-математических моделях климата

  • Прогнозы изменений климата строятся на основе глобальных полных физико-математических моделей
  • Но эти модели описывают региональные нормы климата с ошибками до 5-6 градусов, а для прогноза климата необходима точность до десятых долей градуса
  • Необходимы исследования причин ошибок

Проверка основной гипотезы. Оценки вклада СО2 в изменения климата по данным наблюдений

  • Во все сезоны года положительные тренды преобладают на тех географических широтах, на которых норма радиационного баланса около нуля или отрицательная.
  • Зависимость трендов от радиационного баланса является доказательством реальности усиления парникового эффекта
  • В сухой безоблачной атмосфере вклад СО2 в изменения климата составляет около 25% общей дисперсии
  • Остальные 75 % ?
  • Повторяемость положительных трендов температуры воздуха на разных широтах и в разных сезонах года
  • широта
  • сезоны
  • повторяемость

Выводы 1:

  • Современное потепление климата на 25-30% обусловлено увеличением концентрации СО2 в атмосфере
  • Необходимо учитывать, что увеличение концентрации СО2 происходит за счет не только антропогенных, но и естественных источников
  • Выводы о преимущественно антропогенной природе современного потепления климата противоречат данным наблюдений
  • Дополнительные сведения о СО2:
  • Океан является неисчерпаемым источником растворенного СО2
  • При повышении температуры океана из него выделяется растворенный СО2 и переходит в атмосферу,
  • а при понижении температуры океана СО2 переходит из атмосферы в океан (растворяется) – баланс потоков СО2 около нуля
  • Важно, что потоки СО2 на границе океан-атмосфера в 100 раз превышают количество СО2, которое выделяет человечество

Измененеия климата - Гипотеза 2: изменение атмосферной циркуляции (по данным Кононовой Н.К. 2011)

  • Первое глобальное потепление
  • было связано с увеличением продолжительности зональной циркуляции.
  • Увеличение продолжительности перемещения Атлантических циклонов вдоль побережья Евразии способствовало повышению температуры воздуха в Арктическом бассейне и в умеренных широтах.

  • Второе глобальное потепление связано с ростом продолжительности циркуляции с циклонами на полюсах.
  • При такой циркуляции в Северном и Южном полушариях происходят выходы циклонов из низких широт в высокие. Они сопровождаются повышением температуры в средних и высоких широтах.
  • А что послужило причиной изменения атмосферной циркуляции ?
  • Ответ: причиной послужили региональные изменения температуры поверхности океана. . . . .

Изменения климата - Гипотеза 3: Изменения в балансе теплообмена океан-атмосфера

  • Атмосфера взаимодействует с верхним слоем перемешивания океана (толщина слоя от 400м до 1600 метров), в моделях задано 700 м
  • Толщина, масса и теплосодержание слоя изменяются во времени
  • Изменение массы взаимодействия определяет изменение инерционности колебаний климата и годового хода
  • Запаздывание годового хода может быть мерой инерционности климата и характеристикой теплообмена между атмосферой и слоем перемешивания океана
  • Индекс инерционности [Шерстюков, 2008]:
  • Т2 – температура второй половины года
  • Т1 – температура первой половины года
  • Индекс косвенно отражает толщину слоя взаимодействия океана с атмосферой

Многолетние колебания индекса инерционности и среднегодовая температура воздуха на территории России

  • При уменьшении инерционности и толщины слоя взаимодействия уменьшается сток тепла в океан, а температура воздуха повышается (Коэффициент корреляции -0.86).
  • Дополнительные исследования показали, что
  • при уменьшении инерционности повышается экстремальность климата на 90% станций Северного полушария
  • Вывод: переменная толщина слоя взаимодействия океана с атмосферой – неучтенный фактор колебаний климата

Изменения климата - Гипотеза 4: Космические факторы

  • Северо-южное ускорение движения Земли (2) и температура воздуха (1) в широтной зоне 0-60 с.ш. по месяцам
  • Сезонные аномалии в движении Земли по орбите сопровождаются сезонными аномалиями температуры воздуха с запаздыванием 1-2 месяца
  • 1922-1954гг.
  • 1964-1999гг.
  • Вывод: астродинамические аномалии – один из факторов климата

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 12

  • [Шерстюков Б.Г. Вариации атмосферного давления в лунном сидерическом месяце.\\Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 13

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 1

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 2

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 3

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 4

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 5

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 6

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати),
  • Лунные возмущения в изменениях скорости вращения Земли и в атмосферном давлении. Метеорология и гидрология (в печати)]
  • ]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 7

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 8

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 9

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 10

  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)]

Вклад склонения Луны в общую дисперсию атмосферного давления (в %). Лунный месяц 11

  • Гравитационное воздействие Луны прослеживается в возмущениях атмосферного давления с выраженными сезонными и широтными особенностями.
  • Изменения давления под влиянием астродинамических факторов неизбежно сопровождаются изменениями в атмосферной циркуляции и изменениями климата
  • [Шерстюков Б.Г. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати), «Лунные возмущения в изменениях скорости вращения Земли и в атмосферном давлении». Метеорология и гидрология (в печати)] ]

Основные выводы

  • Современные изменения климата являются очередной фазой естественных колебаний климата, на которые накладывается парниковая составляющая (вклад ее около 25%)
  • Прогностические физико-математические модели, упрощенные до одного антропогенного фактора ошибочны.
  • Прогнозы дальнейшего антропогенного потепления климата и выводы о скорой термической катастрофе человечества сильно преувеличены
  • Современных знаний об устройстве климатической системы недостаточно для построения физико-математических моделей
  • Еще меньше известно о механизмах воздействия внешних факторов на климатическую систему
  • Необходимы широкие исследования всех факторов изменений климата на основе результатов наблюдений.
  • Необходимы новые модели климата, построенные на основе новых результатов исследований

Мнение коллег

  • 16-19 ноября 2010 г. в Киеве состоялась международная конференция “Глобальные и региональные изменения климата”.
  • Из решения Конференции:
  • антропогенная составляющая в потеплении климата рассматривается как один из дополнительных факторов изменений климата, в отличии от заявления МГЭИК о том, что антропогенный углекислый газ является главным виновником потепления климата второй половины ХХ века.
  • наблюдается 50-70-летняя цикличность в скорости изменения глобальной приземной температуры, обусловленная естественными процессами в климатической системе.
  • На фоне регулярных климатических изменений отмечены межгодовые и десятилетние квазипериодические колебания основных гидрометеорологических параметров, обусловленные естественными процессами, протекающими в климатической системе.
  • зафиксировано, что в последнее десятилетие наметилась тенденция снижения скорости роста глобальной температуры как в Северном, так и в Южном полушариях, что может быть следствием взаимной компенсации парникового эффекта и снижения температуры, вызванного естественными геофизическими процессами.

Как решать проблему?

  • Академик А.С.Монин отмечал:
  • «Климат понятие глобальное, решение которой требует синтеза многообразных знаний из различных отраслей наук о Земле и физико-математических наук»
  • Проблему можно решить во ВНИИГМИ-МЦД объединенными усилиями специалистов смежных наук о Земле на основе исследований результатов наблюдений.
  • ВНИИГМИ-МЦД может стать лидером в исследованиях причин изменений климата и построения научно-обоснованных прогнозов климата на предстоящие два десятилетия.
  • А новые прогнозы дадут новые возможности для обслуживания потребителей наукоемкой гидрометеорологической продукцией

Прогноз повышения потенциальной опасности лесных пожаров к 2025 г. в (%) относительно нормы 1961-1990 гг.

  • Перечень работ для получения карты:
  • Подготовка данных по всему миру
  • Исследование причин изменений глобального климата
  • Исследование причин колебаний климата
  • Исследования ритмической структуры климата
  • Разработка методов выделения ритмов
  • Создание статистической модели прогноза климата
  • Прогноз климата до 2025 года
  • Исследование зависимости лесных пожаров от метеорологических условий
  • Прогноз опасности лесных пожаров по прогнозу изменений климата
  • Подготовка карты средствами ГИС

Список литературы

  • Шерстюков Б.Г. Региональные и сезонные звкономерности изменений современного климата. (монография). Изд. ГУ "ВНИИГМИ-МЦД", 2008, 246с. http://www.meteo.ru/publish_tr/monogr2/monogr2.htm
  • Шерстюков Б.Г. Сезонные особенности изменений климата за 1976-2011 годы.\\Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)
  • Шерстюков Б.Г. Вариации атмосферного давления в лунном сидерическом месяце.\\Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.176 (в печати)
  • Б.Г. Шерстюков, Р.С. Салугашвили. Новые тенденции в изменениях климата северного полушария Земли в последнее десятилетие. \\Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып.175, 2010, с. 43-51.
  • Кононова Н.К. Потепление или колебания климата? Экология и жизнь" №11. 2011
  • Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г., Смоляницкий В.М. Климатические изменения ледовых условий в Арктических морях Евразийского шельфа. –Проблемы Арктики и Антарктики. №75, 2007, с.149-160
  • Orssengo G. Predictions Of Global Mean Temperatures & IPCC Projections. April 2010. http://wattsupwiththat.files.wordpress.com/2010/04/predictions-of-gmt.pdf
  • Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том I. Изменения климата. Росгидромет, 2008
  • Лоренц Э.Н. Природа и теория общей циркуляции атмосферы. –Л.:Гидрометеоиздат, 1968. -204с.
  • Марчук Г.И. Марчук Г.И. Численное решение задач динамики атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -308 с.
  • Монин A.C. Каменкович В.М., Корт В.Г. Изменчивость Мирового океана. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-261 с.
  • Мусаелян Ш.А. Угрюмов А.И., Задорожная Т.Н. Об асинхронных связях между аномалиями облачности над океаном и аномалиями температуры на континенте // Труды Гидрометцентра СССР.-1976.-Вып. 177.-С.41 59
  • Шерстюков Борис Георгиевич, д.г.н. E-mail: boris@meteo.ru

Спасибо