Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Изменения климата за 15 лет: прогнозы и реальность


Кадр из фантастического фильма Роланда Эммериха «Послезавтра» («The Day After Tomorrow»). Фильм рассказывает о глобальных климатических катастрофах, начавшихся после того, как растаял лед полярных шапок и масса пресной воды, поступившей в океан, остановила систему глобальной циркуляции. (Фото с сайта www.kinogid.ru)
Кадр из фантастического фильма Роланда Эммериха «Послезавтра» («The Day After Tomorrow»). Фильм рассказывает о глобальных климатических катастрофах, начавшихся после того, как растаял лед полярных шапок и масса пресной воды, поступившей в океан, остановила систему глобальной циркуляции. Реальные данные о системе глобальной циркуляции см. здесь. Комментарии к этому фильму автора обсуждаемой статьи Стефана Рамсторфа см. здесь. (Фото с сайта www.kinogid.ru)

В 90-е годы XX столетия были предложены довольно совершенные, как казалось их создателям, математические модели, позволяющие прогнозировать состояние климата на Земле в ближайшие десятилетия. Недавно группа ученых из разных стран сравнила эти прогнозы с тем, что реально происходило за последние 15 лет. Выяснилось, что хорошо были предсказаны изменения содержания в атмосфере углекислого газа и приемлемо — ход температуры. Оба эти показателя возрастали в соответствии с ранее выявленными трендами. А вот средний уровень Мирового океана рос быстрее, чем ожидалось. С 1990-го по 2005 год он увеличился примерно на 4 см, а предсказывалось прибавление только на 2 см.

Для того чтобы предсказать ожидающие нас климатические изменения, ученые опираются на довольно сложные математические модели. А модели строят на основе того, что уже наблюдалось в предшествующие годы, и на понимании взаимосвязей физических процессов, происходящих на поверхности нашей планеты. Нужно знать, к примеру, как связаны между собой содержание в атмосфере парниковых газов и температура, или как от температуры зависит состояние крупнейших ледников (а они могут не только таять при потеплении, но и нарастать, например в центральных районах Гренландии и Антарктиды, поскольку там начинает выпадать больше осадков). Состояние ледников, в свою очередь, прямо сказывается на уровне Мирового океана. Чем больше воды на планете связано во льдах, тем ниже уровень океана.

Сопоставить предсказания моделей, предложенных в 1990-е годы, с тем, что действительно произошло за последние 15 лет, решила группа ученых из разных стран во главе со Стефаном Рамсторфом (Stefan Rahmstorf) из Потсдамского института изучения влияния климата (Potsdam Institute for Climate Impact Research, Германия). За основу были взяты сценарии, предложенные Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change). Хотя прогнозы эти были опубликованы в 2001 году, основывались они на данных, полученных до 1990 года, и не учитывали более поздних наблюдений. Результаты сопоставления реальности с модельными расчетами суммированы Рамсторфом и его коллегами в статье, опубликованной недавно в журнале Science.

Изменения содержания в атмосфере СО2 (вверху), средней температуры на поверхности Земли (в середине) и среднего уровня Мирового океана (внизу) с 1973 года по настоящее время. Тонкие сплошные линии — реальные данные, толстые сплошные — усредненные реальные данные, показывающие основной тренд. Пунктирными линиями обозначены данные прогнозов и даваемые при этом доверительные интервалы (области, закрашенные серым цветом). Изменения температуры и уровня океана даны как отклонения от линии тренда в месте пересечения ею отметки 1990 года (принято за нуль). Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Изменения содержания в атмосфере СО2 (вверху), средней температуры на поверхности Земли (в середине) и среднего уровня Мирового океана (внизу) с 1973 года по настоящее время. Тонкие сплошные линии — реальные данные, толстые сплошные — усредненные реальные данные, показывающие основной тренд. Пунктирными линиями обозначены данные прогнозов и даваемые при этом доверительные интервалы (области, закрашенные серым цветом). Изменения температуры и уровня океана даны как отклонения от линии тренда в месте пересечения ею отметки 1990 года (принято за нуль). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Как видно из приведенных в статье (и воспроизведенных здесь) графиков, динамика содержания углекислого газа (верхняя панель) с 1990 года хорошо соответствовала предсказанному тренду. Данные по СО2 взяты из длинного ряда измерений, проведенных геофизической обсерваторией на горе Мауна-Лоа (см. также Mauna Loa Observatory) на Гавайских островах. А поскольку это всё же Северное полушарие, то средние значения для всего Земного шара должны быть чуть меньше в силу незначительной, но устойчиво сохраняющейся разницы между северной и южной половинками нашей планеты (в Южном полушарии содержание СО2 несколько ниже).

На графике хорошо видны также ежегодные небольшие, но в высшей степени регулярные колебания содержания СО2, возникающие как результат сезонных изменений в активности наземной растительности. Интенсивный фотосинтез растений в конце весны и летом приводит к тому, что СО2 в воздухе снижается и достигает минимума в начале осени. Процессы же, ведущие к поступлению углекислого газа в атмосферу, в отличие от фотосинтеза, продолжаются круглый год: это и дыхание всех организмов (в первую очередь бактерий и грибов, разлагающих основную массу отмершего органического вещества), и сжигание человеком топлива. Именно поэтому сезонный максимум содержания СО2 в атмосфере приходится на начало весны.

Среднегодовая температура (средняя панель графика) возрастает, совершая при этом некие колебания, которые трудно предсказать, поскольку они являются результатом случайного стечения разных обстоятельств в динамике атмосферы и океанических течений. За 16 лет, начиная с 1990 года, средняя температура на Земле возросла на 0,33°C. Эта величина, в общем соответствует прогнозам модели IPCC, но находится у верхней границы коридора допустимых значений.

Центральная линия возможного тренда изменения температуры была рассчитана в модели исходя из того, что при увеличении содержания СО2 в атмосфере в два раза температура возрастет на 3°, а крайние значения доверительных интервалов (границы «коридора неопределенности») соответствуют возрастанию средней температуры на 1,7° и 4,2° при удвоении концентрации СО2 в атмосфере. Возможно, что некоторое расхождение между прогнозом модели и действительностью связано с тем, что углекислый газ на самом деле оказывает более сильный эффект на температуру, чем ожидалось. Другое возможное объяснение — следствие недооценки охлаждающего воздействия аэрозолей, которые могут быть как естественного происхождения, так и образованные в результате хозяйственной деятельности человека (см.: Аэрозоли в атмосфере Земли, а также Atmospheric aerosols: what are they, and why are they so important?). Наконец, не исключено, что некоторое отклонение наблюдаемых величин от прогнозируемых объясняется внутренней вариабельностью самой климатической системы, следствием неизвестной нам динамики взаимодействия ее компонентов.

Наименее удовлетворительным оказался прогноз уровня Мирового океана (нижняя панель графика). За последнее время этот уровень возрастал заметно быстрее, чем предполагалось моделью IPCC. Реальное увеличение (по данным спутниковых измерений) с 1993-го по 2006 год составило в среднем 3,3 ± 0,4 мм за год, тогда как модель в качестве наиболее вероятной величины давала менее 2 мм за год. Авторы статьи отмечают, что рост уровня океана за последние 20 лет был более быстрым, чем за любое двадцатилетие в течение предшествующих 115 лет. Наблюдавшиеся значения соответствуют крайним цифрам, которые даны в модели как маловероятные и связанные с так называемой «неопределенностью в состоянии льда на суше». И хотя основной вклад в подъем уровня океана вносит простое тепловое расширение водной массы при увеличении глобальной температуры, значительную и, видимо, недооцененную роль играет и таяние ледников. Впрочем, самые последние публикации на эту тему (см. также Таяние ледников Антарктиды и Гренландии почти не сказывается на уровне Мирового океана, «Элементы», 09.04.2007) вроде бы свидетельствуют о незначительном влиянии таяния ледников Гренландии и Антарктиды на уровень океана.

Авторы приходят к заключению, что к научным прогнозам изменения климата следует отнестись со всей серьезностью. Ход содержания углекислого газа в атмосфере и изменения были предсказаны достаточно хорошо. А в случае с уровнем океана (наименее удовлетворительный вариант прогноза) действительность оказалась более угрожающей, чем предсказывалось.

Источник: Stefan Rahmstorf, Anny Cazenave, John A. Church, James E. Hansen, Ralph F. Keeling, David E. Parker, Richard C. J. Somerville. Recent Climate Observations Compared to Projections // Science. 2007. V. 316. P. 709.

Cм. также:
1) Stefan Rahmstorf. The Thermohaline Ocean Circulation (очень хороший текст с полезными гиперссылками, рассказывающий о глобальной океанической циркуляции, «петле Брокера»).
2) Таяние ледников Антарктиды и Гренландии почти не сказывается на уровне Мирового океана, «Элементы», 09.04.2007.
3) От глобального потепления спасет закопаемое топливо, «Элементы», 14.03.2007.
4) 300 миллионов лет назад углекислого газа в атмосфере было гораздо больше, чем сейчас, «Элементы», 12.01.2007.

Алексей Гиляров


Комментарии (6)



Последние новости: ЭкологияАлексей Гиляров

16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова
24.02
Борнео — центр эндемизма птиц современной Индонезии
22.01
Дельфины помогают олушам ловить сардин
11.01
Голоценовые биосообщества изменились после расселения человека по Земле
26.11
Коммуны миролюбивых пауков погибают быстрее, чем агрессивных
12.09
Перевылов трески привел к увеличению разнообразия рыб
2.09
Бурые водоросли не подтверждают экологическую гипотезу чередования гаплоидной и диплоидной стадий
3.08
Новый сорт риса поможет уменьшить выбросы парниковых газов

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия