Презентация "Факторы изменений глобального и регионального климата"

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: [email protected]

Спасибо