Ar klimatas nestabilus dėl žmogaus kaltės?

Ar klimatas nestabilus dėl žmogaus kaltės?

I. Proshkina
"Ekologija ir gyvenimas" №6, 2009

Ypač padidėjęs susidomėjimas klimato kaita buvo pastebėtas praėjusio amžiaus pabaigoje. Taip yra dėl padidėjusių gamtos pokyčių, jau akivaizdžių gatvės paprasto žmogaus lygmenyje. Kiek šių pokyčių sukelia gamtiniai procesai ir kiek jie susiję su žmogaus veikla? Šiandien šiuo klausimu mums padės pokalbiai su ekspertais – pirmaujančiais mokslo darbuotojais instituto skaičiuojamosios matematikos Rusijos mokslų akademijos. Eugenijus Volodinas ir Nikolajus Dianskis, su kuriais mes kalbame šiandien, užsiima klimato modeliavimu institute ir yra Rusijos tarptautinės ekspertų grupės dėl klimato kaitos dalyviai (Tarpvyriausybinė klimato kaitos grupėIPCC).

– Kokie yra pasaulinės klimato kaitos faktai, atspindėti tyrime ir įtraukti į ketvirtąją vertinimo ataskaitą?

"Net ir namų ūkyje mes visi jaučiame visuotinio atšilimo padarinius – pavyzdžiui, žiemos šiluma. Jei mes kreipiamės į mokslinius duomenis, tada jie rodo, kad 11 iš pastarųjų 12 metų yra šilčiausias per visą instrumentinės pasaulinės temperatūros stebėjimo laikotarpį (nuo 1850 m.). Per pastarąjį šimtmetį vidutinis oro temperatūra buvo 0,74 ° C,be to, linijinė temperatūros tendencija per pastaruosius 50 metų buvo beveik dvigubai didesnė už atitinkamą amžių vertę. Jei kalbėsime apie Rusiją, per pastaruosius 20 metų mūsų žiemos mėnesiai daugumoje mūsų šalies per pastaruosius dvidešimt metų buvo vidutiniškai 1-3 laipsnių šilčiau nei žiemos.

Klimato kaita nereiškia paprasto temperatūros padidėjimo. Sąvoka "pasaulinė klimato kaita" reiškia visų geosistinių sistemų restruktūrizavimą. Ir atšilimas yra laikomas tik vienu pokyčių aspektu. Stebėjimo duomenys rodo Pasaulio vandenyno lygį, ledynų tirpimą ir amžinąjį įšaldymą, didėjantį kritulių kiekį, upių srautų režimų pokyčius ir kitus globalius pokyčius, susijusius su klimato nestabilumu.

Reikšmingi pokyčiai pasireiškė ne tik vidutinėmis klimato ypatybėmis, bet ir klimato kintamumu ir kraštutinumais. Paleoklimatiniai duomenys patvirtina neįprastą klimato pokyčių atsiradimą, bent jau per pastaruosius 1300 metų.

Kaip prognozuojama mokslinė klimato prognozė? Kaip sukurti klimato modeliai?

– Vienas iš svarbiausių šiuolaikinėje klimatologijoje yra užduotis prognozuoti klimato kaitą ateinančiais amžiais.Klimato sistemoje vykstančių procesų sudėtingumas neleidžia naudoti ankstesnių tendencijų ekstrapoliacijos arba statistinių bei kitų grynai empirinių metodų, skirtų ateities vertinimams įvertinti. Norint gauti tokius įvertinimus būtina sukurti sudėtingus klimato modelius. Tokiuose modeliuose ekspertai stengiasi atsižvelgti į visus procesus, kurie turi įtakos orui ir klimatui, kaip įmanoma išsamiau ir tiksliau. Be to, prognozių objektyvumas padidėja, jei naudojate keletą skirtingų modelių, nes kiekvienas modelis turi savo ypatybes. Todėl šiuo metu vykdoma tarptautinė programa, kurioje palyginamos klimato kaitos prognozės, gautos taikant įvairias klimato modelius pagal TIPK pasiūlytus scenarijus, galimi būsimi atmosferos šiltnamio efektą sukeliančių dujų, aerozolių ir kitų teršalų pokyčiai ateityje. Šioje programoje dalyvauja institutas вычислительной matematikos Rusijos mokslų akademijos (ИКМ anksčiau). Iš viso nukentėjo apie du dešimtys skirtingų šalių modelių, kuriuose pakankamai išplėtota tokių mokslo sričių kūrimui reikalingų mokslo sričių: iš JAV, Vokietijos, Prancūzijos, Didžiosios Britanijos, Rusijos, Australijos, Kanados, Kinijos …

1988 mRemiantis Pasaulio meteorologijos organizacijos (WMO) ir Jungtinių Tautų aplinkos programos (UNEP), buvo įsteigta Tarpvyriausybinė klimato kaitos grupė (TKKK). Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos tikslai – įvertinti turimą mokslinę ir socialinę bei ekonominę informaciją apie klimato kaitą ir jos poveikį bei teikti vyriausybėms rekomendacijas dėl klimato kaitos padarinių sušvelninimo. Kas 6-7 metus TIPK paskelbia įvertinimo ataskaitas, kuriose atsispindi išsamios klimato kaitos studijos, jos priežasčių ir galimų padarinių rezultatai, taip pat prisitaikymo priemonių priėmimo ir antropogeninio poveikio klimato sistemai tiek pasaulio, tiek regiono lygiu įvertinimo rezultatai.

Pirmasis TKKG įvertinimo ataskaita buvo parengta 1990 m. Jame pateikti faktai patvirtino Žemės klimato sistemos pokyčius, kuriuos labiausiai tikėtina sukelia žmogaus veikla. Pirmoji vertinimo ataskaita vėliau tapo JT bendrosios klimato kaitos konvencijos pagrindu. 2007 m. Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija pateikė savo ketvirtąją ataskaitą. Joje pateikiami naujausi moksliniai duomenys apie klimato kaitą.

Pagrindinės Žemės klimato modelio sudedamosios dalys yra bendrosios atmosferos ir vandenynų apytakos modeliai – vadinamieji jungtiniai modeliai. Tuo pat metu atmosfera yra pagrindinis klimato kaitos "generatorius", o vandenynas – pagrindinis šių pokyčių "rezervas". Klimato modelis, sukurtas ICM RAS, atkartoja didžiulę atmosferos ir Pasaulio vandenyno cirkuliaciją, gerai suderinamą su stebėjimo duomenimis ir kokybe, kuri neatitinka šiuolaikinių klimato modelių. Tai pasiekiama daugiausia dėl to, kad kuriant ir nustatant bendrosios atmosferos ir vandenyno apyvartos modelius buvo įmanoma pasiekti, kad šie modeliai (neprilygstami) pakankamai atgamintų atmosferos ir vandenyno klimato būklę. Be to, prieš pradedant prognozuoti būsimas klimato kaitą, mūsų klimato modelis, kaip ir kiti, buvo patvirtintas (kitaip tariant, išbandytas) dėl ankstesnių 19-ojo amžiaus pabaigos klimato pokyčių iki dabar.

Ir kokie yra modeliavimo rezultatai?

– Mes atlikome kelis bandymus dėl IPCC scenarijų. Svarbiausia iš jų yra trys: santykinai kalbant, tai pesimistinis scenarijus (A2),kai žmogiškoji bendruomenė vystysis nesiimdama dėmesio aplinkai, vidutinio sunkumo (A1B), kai bus nustatyti apribojimai, tokie kaip Kioto protokolas, ir optimistiškai (B1) – dar griežtesni antropogeninio poveikio apribojimai. Be to, visuose trijuose scenarijuose daroma prielaida, kad kuro degimo (ir atitinkamai anglies išmetimų į atmosferą) kiekis padidės tiktai daugiau ar greičiau.

Vidutinės metinės oro temperatūros (° C) vertės nukrypimai A1B scenarijuje vidutiniškai 2080-2080 m. palyginti su 1980-1999 m. ICM modelyje. Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas"

Pasak pesimistinio, labiausiai "šilto" scenarijaus, vidutinis atšilimas į paviršių per metus 2151-2200. palyginti su 1951-2000 metais. bus apie 5 laipsnių. Su labiau vidutinio išsivystymo jis bus apie 3 laipsnių.

Arktis turės reikšmingą klimato atšilimą. Net pagal labiau optimistišką scenarijų XXI a. Antrojoje pusėje Arkties temperatūra padidės maždaug 10 laipsnių, palyginti su antroje XX a. Pusėje. Gali būti, kad per mažiau nei 100 metų polarinis jūros ledas išliks tik žiemą ir vasarą ištirps.

Tuo pačiu metu, remiantis mūsų ir kitais modeliais, artimiausiuoju šimtmetiu vandenynų lygis nebus intensyvus. Faktas yra tai, kad Antarktidos ir Grenlandijos žemyninių ledų tirpimą didžiąja dalimi kompensuos šiuose regionuose snieglenčių padaugėjimas, susijęs su kritulių padidėjimu per atšilimą. Didžiausias jūros lygio didėjimo indėlis turėtų būti vandens išplėtimas, kai temperatūra pakyla.

Remiantis pastebėjimais, nuo 1961 m. Pasaulio vandenyno vidutinė temperatūra padidėjo iki 3 km gylio. Daugiau nei 80% papildomos šilumos absorbcijos iš atmosferos sukelia vandens šilumos išplėtimą vandenyne, kuris, kartu su ledynų ir ledo sluoksnių tirpimu, padidina vidutinį jūros lygį. XX a. Vidutinis jūros lygio kilimas buvo 0,17 m. Palydovinių stebėjimų metu Šiaurės pusrutulyje sumažėjo vandenynų ledo danga, kuri vasaros mėnesiais vidutiniškai buvo 7,4% per dešimtmetį

Eksperimentų su ICM RAS klimato sistemos prognozavimo modeliu rezultatai kartu su kitų užsienio modelių rezultatais buvo įtraukti į TKKG ataskaitą, kurią kartu su A. Gore buvo apdovanota Nobelio taikos premija 2007 m.

Reikia pažymėti, kad iki šiol ketvirtojoje TKKK ataskaitoje iš Rusijos pateikiami tik rezultatai, gauti naudojant ICM klimato modelį.

Sakoma, kad Europos oras gimė Atlanto vandenyne – ar tai tikrai taip?

– Šiaurės Atlanto įvykiai, žinoma, stipriai paveikia Europą. Taip atsitinka todėl, kad vidutinio dydžio platumos nuo Žemės paviršiaus iki 15-20 km, dažniausiai vėjas pučia iš vakarų į rytus, t. Y. Oro mases dažniausiai atvyksta į Europą iš vakarų, nuo Atlanto. Tačiau tai ne visada atsitinka, ir apskritai neįmanoma išskirti vienos vietos, kurioje Europos oro sąlygos būtų visiškai suformuotos.

Europos oro, kaip didelio masto reiškinio, formavosi bendra Šiaurės pusrutulio atmosferos būklė. Natūralu, kad Atlantas užima svarbią vietą šiame procese. Vis dėlto svarbiau, kad nebūtų būdingas cirkuliuojančių okeaninių procesų Šiaurės Atlante būdingas kintamumas (nukrypimas nuo metinio kurso), bet tai, kad atmosfera yra daug labiau besikeičianti aplinka, naudoja Šiaurės Atlanto vandenyną kaip energijos rezervą, kad sukurtų savo kintamumą.

Lauko jūrų ledo zonos pokyčiai Šiaurės pusrutulyje (milijonai km2) ICM modeliui. Mėlyna linija parodyti kontrolinio eksperimento rezultatai (šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracija užfiksuota priešindividualaus lygio laikotarpiu), žalia linija – tikroji koncentracija XX a., taip pat eksperimentiniai B1 scenarijaus rezultatai (geltona linija), A1B (oranžinė), A2 (raudona) Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas"

Čia mes pereiname nuo prognozavimo ir klimato modeliavimo iki orų prognozavimo ir modeliavimo. Būtina atskirti šias dvi problemas. Iš esmės tokie pat modeliai naudojami šiai ir kitai užduočiai, apibūdinantiai atmosferos dinamika. Skirtumas tas, kad pradinės modelio sąlygos yra labai svarbios prognozuojant orą. Jų kokybė daugiausia lemia prognozės kokybę.

Modeliuojant klimato kaitą nuo kelių dešimtmečių iki kelių šimtmečių ir tūkstantmečių, pradiniai duomenys neatlieka tokio svarbaus vaidmens ir, atsižvelgiant į klimato kaitos poveikį neigiamai į atmosferą, svarbus vaidmuo tenka. Toks poveikis gali būti šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos pasikeitimas, atmosferoje išmetamas ugnikalnio aerozolis, Žemės orbitos parametrų pasikeitimas ir kt.Mūsų institutas kuria vieną iš šių "Roshydromet" modelių.

Ką galima pasakyti apie klimato kaitą Rusijoje? Kas turėtų būti ypač atsargūs?

"Apskritai, dėl atšilimo, centrinės Rusijos klimatas tam tikru mastu net pagerės, tačiau Rusijos pietuose dėl padidėjusio šlapimo padaugės. Didžioji problema kils dėl amžinojo įšalo sulčių, kurios teritorijos užima didelius plotus.

Remiantis šiuolaikinių modelių pagalba padaryta prognoze, vidutinė pasaulinė temperatūra pagal skirtingus teršalų išmetimo scenarijus padidės dar 215 ° C dar 1,5-5 laipsnių

Rusijoje, skaičiuojant atšilimą pagal bet kokį scenarijų, temperatūra pakils apie du kartus greičiau nei Žemės vidurkis, o tai patvirtina duomenys iš kitų modelių. Be to, pagal mūsų modelį žiemą Rusijoje šilta nei vasarą. Pavyzdžiui, kai vidutinis globalinis atšilimas yra 3 laipsniai Rusijoje, šilimas vidutiniškai bus 4-7 laipsnių per metus. Tuo pačiu metu vasarą šilčiau 3-4 laipsniai, o žiemą – 5-10 laipsnių. Žiemos atšilimas Rusijoje taip pat bus dėl to, kad atmosferos apyvarta šiek tiek pasikeis.Vakarų vėjų sustiprinimas atneš daugiau šiltų Atlanto oro masių.

Kokia yra TKKG, o ypač vietos mokslininkų, išvados dėl antropogeninio indėlio į klimato kaitą?

– Istorinė patirtis rodo, kad bet koks gamtos trikdymas neatitinka nebaudžiamumo.

TKKK ataskaitoje pabrėžiama, kad pastaraisiais dešimtmečiais pastebėtas klimato atšilimas daugiausia yra žmogaus įtaka ir negali būti paaiškinta tik natūraliomis priežastimis. Antropogeninis veiksnys yra bent penkis kartus didesnis už saulės aktyvumo svyravimų poveikį. Apskaičiuota, kad šių rezultatų patikimumo laipsnis, pagrįstas naujausiais stebimų duomenų analizės rezultatais, yra labai didelis.

Mūsų modeliavimo rezultatai taip pat įtikinamai rodo dominuojantį antropogeninio indėlio vaidmenį. Klimato modeliai puikiai atkartoja pastebėtą atšilimą, jei atsižvelgiama į šiltnamio efektą sukeliančių ir kitų dujų, susidarančių dėl žmogaus veiklos, išmetamų teršalų ir neatneša atšilimo, jei atsižvelgiama tik į gamtinius veiksnius. Kitaip tariant, demonstruojami modelio eksperimentaikad be žmogaus "įnašo" klimatas nebūtų pakeistas į šiuolaikines vertybes.

Nurodykite, kad dabartiniai klimato modeliai taip pat apima CO koncentracijos apskaičiavimą2. Tokie modeliai rodo, kad natūralūs CO koncentracijos svyravimai2 klimato sistemoje laiko skalės nuo amžių ir mažiau neviršija kelių procentų. Tai taip pat rodo dabartinė rekonstrukcija. Per pastaruosius kelis tūkstančius priešindustrinės epochos metų CO koncentracija2 atmosfera buvo stabili ir svyravo nuo 270 iki 285 ppm (milijonai dalių). Dabar yra apie 385 ppm. Skaičiavimai su modeliais, taip pat iš matavimų įverčiai rodo, kad, priešingai, klimato sistema siekia kompensuoti CO emisijas.2, ir tik apie pusę ar šiek tiek daugiau nei visi išmetami CO kiekiai.2 atmosferoje. Likusi pusė ištirpsta vandenyne ir padidėja anglies kiekis augaluose ir dirvožemiuose.

Kaip manote, kad klimato projekcijos vystysis?

– Klimato sistema yra labai sudėtinga, ir žmonijai reikia patikimos prognozės. Visi iki šiol sukurti modeliai turi trūkumų.Tarptautinė mokslinė bendruomenė pasirinko iš jau egzistuojančių dviejų dešimčių sėkmingiausių modelių, lygindama tai, kas išleista apibendrinta prognoze. Manoma, kad šiuo atveju skirtingų modelių klaidos kompensuojamos.

Modeliavimas yra nelengvas uždavinys ir daug darbo. Skaičiuose nustatėme daug parametrų, kurie atsižvelgia į transporto procesus, atmosferos ir vandenyno sąveiką. Dabar mūsų institutas priima naują modelio versiją. Pavyzdžiui, šalia poliaus atsiranda problema, kur dėl meridianų konvergencijos žingsniai palei ilgumą yra žemesni, todėl modelio sprendime atsiranda nepagrįstas "triukšmas". Naujasis modelis naudos didesnę erdvinę skiriamąją gebą atmosferos ir vandenynų modeliuose bei labiau pažengus fizinius procesus. Dėl to padidės modeliavimo tikslumas ir bus parengta nauja šio naujo lygio modelio prognozė.

Dėl kokios nors priežasties mūsų šalyje modeliavimas yra skiriamas daug mažiau dėmesio nei Vakaruose, kur didelius finansinius ir mokslinius išteklius skiria specialiai sukurti skaitmeninius atmosferos ir vandenyno cirkuliacijos modelius.Šios užduotys reikalauja didelės našumo daugiaprocesorių skaičiavimo sistemų (ICM superkompiuteris, naudojamas klimato prognozavimo tikslais, yra įtrauktas į TOP-50 reitingą NVS šalyse). Mūsų darbą palaikė tik kai kurios programos Rusijos mokslų akademijos ir Rusijos fundamentaliųjų tyrimų fondo projektai.

Netolimoje ateityje prasidės naujas TKKK programos bandymų su bendrais modeliais etapas. Šiame etape dalyvaus atnaujinti Žemės klimato modeliai, turintys didesnę erdvinę skiriamąją gebą, ir įtraukiant įvairesnius simuliuotus fizinius procesus. Klimato modeliai palaipsniui vystosi į sausumos sistemos modelius, kurie ne tik apskaičiuoja atmosferos ir vandenyno dinamiką, bet ir apima išsamius atmosferos chemijos, augmenijos, dirvožemio, jūros chemijos ir biologijos submezistus bei kitus klimato veiksnius ir reiškinius.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: