К такому выводу пришли ученые Института географии РАН, которые совместно с коллегами из Института физики атмосферы РАН провели оценку вклада прямого радиационного воздействия в изменение приземной температуры воздуха за современный период.
Расчеты показали, что с учетом роста парниковых газов и аэрозолей
(вклад прямого радиационного воздействия) скорость повышения
температуры зимой в Северном полушарии в среднем выше на 0.3
градуса С по сравнению с рассчитанным потеплением за тот же
период, но без влияния парниковых газов и аэрозолей. Учитывая,
что величина тренда температуры за исследуемый период в среднем в
Северном полушарии составляет около 1 градуса С, примерно 30%
современного роста температуры зимой можно объяснить повышением
концентраций парниковых газов и аэрозолей в атмосфере. Статья по
результатам исследований принята к печати в журнале «Доклады
Российской академии наук. Науки о Земле» (https://sciencejournals.ru/journal/danzem/) и будет
опубликована в первой половине 2021 года.
«Цель нашего исследования заключалась в определении вклада
повышения концентраций парниковых газов (углекислый газ, метан и
т.д.) и аэрозолей (поднятый в воздух песок от пустынь, морская
соль над океанами, выхлопы от машин над городами, пыльца) в
изменения климата, – говорит один из авторов работы, климатолог
Института географии РАН Мария Алешина. – Изменение климата
принято оценивать через изменение радиационного баланса.
Радиационный баланс – это разность между энергией, которая
поступила к поверхности Земли, и той, что от нее отразилась.
Эта разность идет на нагрев поверхности и движения воздушных
масс (общая циркуляция атмосферы, циклоны и антициклоны). То есть
если эта разность возрастает, то к поверхности поступает больше
энергии, и она нагревается сильнее, температуры выше, и мы
наблюдаем процесс потепления».
Учеными была выполнена оценка вклада прямого радиационного
воздействия в тренды приземной температуры над сушей Северного
полушария в период 1979-2012 годов с помощью анализа данных
ансамблевых численных экспериментов с моделью общей циркуляции
атмосферы с предписанными (по данным наблюдений) значениями
температуры поверхности океана и концентрации морских льдов с
постоянными и меняющимися со временем концентрациями парниковых
газов и аэрозолей. «Были проведены две серии экспериментов – с
учетом повышения концентраций парниковых газов и аэрозолей и без
этого повышения, – поясняет автор модельных экспериментов,
заведующий лабораторией климатологии Института географии РАН
Владимир Семенов. – То есть при сравнении двух серий модельных
экспериментов мы можем выделить вклад фактора повышения
концентраций парниковых газов и аэрозолей в атмосфере. Такую
оценку в климатологии как раз и называют оценкой прямого
радиационного воздействия».
Рост концентрации парниковых газов в атмосфере в результате
увеличения антропогенных выбросов при сжигании ископаемого
топлива – один из основных факторов изменения радиационного
баланса на Земле в последние десятилетия. Положительные и
отрицательные радиационные воздействия способствуют,
соответственно, повышению и понижению глобальной приземной
температуры. При этом ее изменения над сушей происходят как
опосредованно – вследствие нагрева океана (при положительном
радиационном воздействии) и переноса тепла от океана в атмосферу
над континентами, так и в результате прямого радиационного
воздействия – влияния на атмосферу и деятельный слой суши над
континентами, а также на атмосферную циркуляцию и
перераспределение потоков тепла.
За период 1979-2012 гг. среднегодовая приповерхностная
температура над сушей Северного полушария выросла примерно на 1
градус С. Там же и за тот же период температура поверхности
океана выросла примерно на 0.4 градуса С. Такая разница в
температурных трендах – следствие высокой теплоемкости
деятельного слоя океана (на два порядка выше, чем у суши) и
особенность теплообмена между океаном и атмосферой над сушей.
Испарение с поверхности океана, атмосферный перенос и конденсация
водяного пара с выделением тепла над сушей всегда приводят к
бóльшим аномалиям температуры над ней, чем вызвавшие их аномалии
температуры поверхности океана.
Проведение количественных оценок вклада различных процессов в
современное потепление невозможно без использования моделей общей
циркуляции атмосферы, которые дают возможность разделить отклик
температуры на изменение разных факторов (температуры поверхности
океана, прямого радиационного воздействия, концентрации морских
льдов и др.).
«После проведения двух серий экспериментов мы сравнили полученные
температурные тренды, – говорит Мария Алешина. – Получилось,
например, что зимой для Северного полушария тренды с учетом
роста содержания парниковых газов и аэрозолей выше в среднем на
0.3 градуса С (летом примерно на 0.2 градуса С). При этом
величина тренда составляет около 1 градуса С, то есть примерно
30% современного роста температуры можно объяснить повышением
содержания в атмосфере углекислого газа, метана, аэрозолей. Такие
выводы подтверждают, что человек вносит вклад в изменения
климата, причем значительный. В климатологии важной задачей
является не только установление причин наблюдаемых изменений
климата, но и определение региональных особенностей этих
процессов. Важным вопросом является изучение механизмов
возникновения экстремальных погодных и климатических явлений в
разных регионах мира (экстремальные осадки, засухи, сильные
ветра). Понимание факторов и механизмов, ответственных за
наблюдаемые изменения климата, необходимо для составления более
качественного прогноза климата будущего, в котором всем нам с
вами в итоге жить и к которому придется адаптироваться».
Прямое радиационное воздействие в модели оказывает значимое
влияние и на тренды давления на уровне моря – например, к его
повышению на севере Атлантики и в центральной части Южной Сибири.
В то же время повышение давления над северной частью Тихого
океана связано с изменениями температуры поверхности океана и
концентрации морских льдов. Летом вклады температуры поверхности
океана и концентрации морских льдов и отдельно прямого
радиационного воздействия аддитивны и приводят к понижению
давления над Арктикой и в субтропиках над континентами Северного
полушария и повышению давления над Тихим океаном. Изменения
атмосферной циркуляции зимой оказывают влияние на тренды
температуры. Результаты указывают, что отклик атмосферной
циркуляции может приводить к нелинейному вкладу растущего
радиационного воздействия на потепление в Северном полушарии, в
частности приводя к замедлению роста температуры в зимний сезон.
Повышение давления над северной Атлантикой и югом центральной
Сибири качественно как отклик на прямое радиационное воздействие
согласуется с наблюдаемой аномалией в начале XXI века, связанной
с формированием холодных зим в Северной Евразии, что указывает на
возможный вклад прямого радиационного воздействия.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Института географии РАН
