Вековая динамика климатической системы Земли, ее масштабы и периодизация

1.1 Вековая динамика климатической системы Земли, ее масштабы и периодизация

Для понимания физического механизма современных изменений климата большое значение имеет изучение колебаний климатических условий, происходивших за последнее столетие, когда на большей части поверхности континентов существовала сеть постоянно действующих метеорологических станций.

Наиболее крупное изменение климата за время инструментальных наблюдений началось в конце XIX века. Оно характеризовалось постепенным повышением температуры воздуха на всех широтах северного полушария во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потепление ускорилось в 10-х годах XX в., после небольшого минимума в конце XIX в., и достигло максимума в 30-х годах, когда средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно на 0,6 ⁰C по сравнению с концом XIX в. Затем до середины 60-х годов наблюдалось некоторое снижение глобальной средней температуры воздуха в пределах 0,3⁰C, которое сменилось дальнейшим повышением, с максимумом в 1990-1992 гг., относительно 60-х годов прошлого столетия. Об этом говорят и рассчитанные Л. П. Спириной аномалии температуры для внеэкваториальных широт, которая использовала не данные отдельных метеостанций, а карты средних аномалий температуры воздуха для каждого месяца с 1881 года на северном полушарии, кроме экваториальной зоны.

Из рисунка 1.1.1 также следует, что во внеэкваториальных широтах северного полушария в конце XIX в. началось потепление, которое достигло слабо выраженного максимума в последние годы прошлого столетия. Затем последовало некоторое понижение температуры, сменившееся быстрым повышением. Это повышение особенно ускорилось для холодного периода года в конце 10-х и начале 20-х годов. Положительная аномалия температуры была максимальной в конце 30-х годов, в 40-х годах процесс потепления сменился похолоданием, которое ускорилось в 60-х годах. К середине 60-х годов средняя температура для северного полушария достигла уровня температуры конца 10-х годов.

Рис. 1.1.1. Вековой ход аномалий температуры воздуха (пятилетнее скользящее осреднение).

1 — аномалии средней за год температуры северного полушария, 2 — аномалии температуры широтной зоны 70—85° с. ш. для теплого полугодия, 3 — то же для холодного полугодия.

Можно думать, что вековой ход температуры для внеэкваториальной зоны северного полушария качественно соответствует вековому ходу температуры воздуха у земной поверхности для земного шара в целом. Имеющиеся данные (более ограниченные по сравнению с материалами для внетропических широт северного полушария) показывают, что в экваториальной зоне и во внетропических широтах южного полушария также происходили изменения средней температуры воздуха, причем характер этих изменений в большинстве районов, для которых имеются соответствующие данные, по-видимому, совпадал с изменениями в зоне, освещенной многочисленными материалами наблюдений. Из рисунка 1.1.1 видно, что с повышением широты вековой ход температуры воздуха усиливался и что температура воздуха для холодного периода года, в особенности в более высоких широтах, изменялась сильнее, чем температура для теплого периода.

Важной особенностью является значительно большая (приблизительно в 3,5 раза) амплитуда изменений температуры в высоких широтах, чем в низких).

Если до начала 80-х годов увеличение глобальной температуры в определенной степени было замаскировано естественными изменениями климата (колебания прозрачности атмосферы и частично с влиянием циркуляционных процессов типа Эль-Ниньо – южное колебание, североатлантическое колебание и другие), то со второй половины 80-х годов отмечается почти линейный рост аномалий глобальной температуры. Если за 1971 – 1975 гг. аномалия средней глобальной температуры по сравнению с нормой 1951 – 1975 гг. была еще отрицательной (-0,03⁰С), то в 1976 – 1980 гг. она равнялась 0,12⁰С, в 1981 – 1985 гг. 0,20⁰С, а в 1986 – 1990 гг. достигла 0,33⁰С.

Глобальное потепление климата практически охватило как Северное, так и Южное полушарие. Глобальное повышение температуры, с учетом территории континентов и акватории океанов, за последние 100 лет составило 0,83⁰С. При этом Северное полушариепрогрелось на 0,3⁰С больше, чем Южное, более океаническое и с большей массой льда.

Потепление на территории континентов составило 1,6⁰C, а в районе морской поверхности – около 0,8⁰C. Таким образом, разница потепления на суше по сравнению с акваторией океана составила около 0,8⁰С [10].

Анализ колец древесины лиственницы (Larix sibirica) из северных районов Сибири (62,5 и 67,2⁰ с. ш.) с 914 по 1990 г. показал, что, несмотря на относительно холодную погоду в 1960 – 1970 гг., температура воздуха в XX столетии была самой высокой за последние 1000 лет и на 0,13⁰С превышала температуру воздуха климатического оптимума средних веков («потепление викингов») [7].

Материалы полярных исследований указывают на то, что температура воды в районе Северного полюса выросла на 2⁰С, вследствие чего началось подтаивание льда снизу.Температура воды в тропических широтах в 1995 году также была значительно выше нормы, наиболее высокие значения температуры были зафиксированы в районе Азорского максимума в Атлантике и в экваториальных широтах Тихого океана.

Согласно данным измерений температуры поверхности почвы в 56 отработанных нефтяных скважинах в Канадских прериях на площади более 7 млн. км², со второй половины XX века отмечается статистически значимое увеличение температуры поверхности почвы в среднем на 2,1⁰С за 100 лет, что хорошо согласуется с трендом температуры воздуха для этой территории, равным 2,0⁰С за 100 лет.

Развитие потепления и увеличение контрастности температур между океаном и континентами, между северными и южными широтами приводит к интенсификации циркуляционных процессов в атмосфере с возрастанием в Северном полушарии переноса с запада на восток, смещением и усилением центров низкого давления, например, Алеутская депрессия увеличилась более, чем на 6 млн. км². Это вызвало увеличение количества глубоких циклонов над Европой на 50%. Происходит заметная активизация циклональных процессов и над Восточной Европой, в результате чего в последнее десятилетие возросло количество циклонов на 12% (в августе – на 31%, в сентябре – на 38%). Возросло число атлантических (на 48%) и западно-европейских (на 31%) циклонов с одновременным ростом их водности на 35% и 18% на фоне глобального повышения температуры воздуха. Это привело к росту облачности и атмосферных осадков.

Существенное возрастание количества ураганов и тропических циклонов происходит в северной части Атлантического океана. Оно возросло в четыре раза по сравнению с началом текущего столетия. Увеличение количества тропических циклонов на 30% наблюдается на востоке северной части Тихого океана.

Потепление климата привело к интенсификации процессов водообмена. Возросло испарение с океанической поверхности приблизительно на 4%, что привело к изменению динамики тепловлагообмена между океаном, атмосферой и континентами. Материалы спутниковых наблюдений показывают, что в атмосфере происходит постоянный рост облачности, как над океанами, так и над континентами и это увеличение составляет почти 10%.

Облачность является мощным фактором, регулирующим тепловое состояние и увлажнение земной поверхности. Влияние диапазона колебаний облачности в природе на изменение температуры воздуха и количества осадков на порядок превышает эффект, обуславливаемый ростом содержания в атмосфере парниковых газов антропогенного происхождения. Наблюдаемый рост облачности является мощным фактором, который сдерживает потепление климата.

Рост испарения, как с морской поверхности, так и с территории суши, вызвавший рост облачности, привел к увеличению количества атмосферных осадков, как над акваторией океана, где их выпадает около 80%, так и над территорией суши. Увеличение количества осадков в среднем составило около 3 – 4%. Наибольший прирост осадков характерен для приокеанических склонов континентов и, особенно – над островами, в то время как во внутриконтинентальных районах они могли и сокращаться вследствие меридиональных градиентов температур и снижения поступления влаги в центральных районах суши.

В работах О. А. Дроздова и А. С. Григорьевой (1963, 1971) установлено, что, хотя общая картина изменений количества выпадающих осадков при потеплении или похолодании в высоких широтах довольно сложна, в районах недостаточного увлажнения умеренных широт преобладает тенденция к увеличению количества осадков при понижении температуры в Арктике. Этот эффект Дроздов и Григорьева объяснили усилением переноса водяного пара в глубь материков при увеличении контраста температуры между низкими и высокими широтами.

С изложенной выше концепцией хорошо согласуются результаты исследования Лэма, в котором были построены мировые карты аномалий осадков для периода с повышенными и пониженными средними температурами воздуха у земной поверхности (1974). Из этих карт видно, что во время глобальных похолоданий суммы осадков увеличивались на большей части поверхности континентов в средних широтах, уменьшались в субтропической и тропической зонах пояса высокого давления и увеличивались в экваториальных широтах. Эти данные подтверждаются и результатами исследования И. И. Борзенковой [7].

Рис. 2.1.1. Широтное распределение сумм осадков.

1 — по данным Лема, 2 — по данным Борзенковой.

Согласование этих кривых подтверждает наличие закономерной связи между распределением атмосферных осадков и глобальными колебаниями средней температуры воздуха. Анализ данных об осадках в Северном полушарии (8300 станций и дождемерных постов) показал, что 1980-е и начало 1990-х годов были не только самыми теплыми, но и самыми влажными годами за весь период инструментальных наблюдений. Высокий уровень увлажнения обеспечивался в основном за счет районов, расположенных севернее 50⁰ с. ш., в то время как в тропической зоне отмечалось заметное его уменьшение. Положительный тренд осадков в зоне 35 – 70⁰ с. ш. оценивается равным 6 – 8% за 100 лет. Исследования последних лет показали, что в 80-х и 90-х годах статистически значимо увеличились ливневые осадки, что, по-видимому, связано с усилением внутримассовой конвекции в летнее время во внутриконтинентальных районах из-за повышения температуры воздуха (П.Я. Гройсман, устное сообщение). Определенные изменения в циркуляционном режиме, характерные для теплых эпох прошлого, также отмечаются и в последние 15–20 лет. В частности, максимум зональной циркуляции, обеспечивающий высокий уровень увлажнения в высоких широтах, с начала 80-х годов постепенно смещается в более северные широты. Такие изменения в климатическом режиме, произошедшие за последнее столетие, и особенно за последние 15 – 20 лет, свидетельствуют о фундаментальной перестройке глобальной климатической системы. Можно предположить, что в значительной степени эти изменения обусловлены антропогенными причинами, и прежде всего изменением концентрации парниковых газов.

Похожие работы

Оценка ресурсов религиозного туризма Калужской области

Скачать

122623

3

3

... даже фотографией. Была в обители и своя типография, где печаталась духовная и образовательная литература. Глава 3. Оценка перспектив развития и потенциала религиозного туризма в Калужской области   3.1 Разработка критериев оценки туристических ресурсов района Для современной рыночной экономики России все более актуальным становится вопрос оптимизации развития региональной экономики, ...

Россия в мировой экономике

Скачать

458839

60

1

... при крайне отсталой про­изводственной базе легкой и пищевой промышленностей, гражданского машиностроения и сельского хозяйства. Каждая из этих проблем по своему осложняет интеграцию России в мировую экономику. Перестройка хозяйственного механизма закономерно сопровождается всплеском инфляции, нехваткой финансовых ресурсов, резким сужением платежеспособности населения многих предприятий. В итоге — ...

Развитие систем земледелия

Скачать

122687

24

0

... ­щихся новых альтернативных систем земледелия. Глубокие изменения в общественно-политической сфере, в со­циально-экономической жизни России определили необходимость совершенствования и развития систем земледелия. Это связано с многоукладностью сельскохозяйственного производства в условиях перехода к рыночной экономике, обострением экологических про­блем на фоне большого количества землевладельцев ...