Климатические изменения

Южное Колебание — аномалия приземного атмосферного давления вдоль тропической зоны. Это одновременное колебание давления, температуры и осадков над восточными и западными частями Тихого океана; основным ее проявлением считается изменение разности давления между Южно-Тихоокеанским антициклоном и областью низкого давления, простирающейся над Индонезией и Северной Австралией. Вблизи центров действия Южного Колебания противоположного знака находятся станции на острове Таити (17° ю.ш., 150° з.д.) и в городе Дарвин (12° ю.ш., 150° в.д.) в Австралии. Одной из характеристик процесса ЮКЭН является индекс Южного Колебания — нормированная разность атмосферного давления, измеряемого на станциях Таити и Дарвин. Событиям Эль-Ниньо соответствуют отрицательные значения индекса Южного Колебания, другой стадии явления, Ла-Нинья, соответствуют положительные значения индекса.

На рис. 3.1 (вверху) представлены график значений индекса Южного Колебания за последние 130 лет (стрелками показаны интенсивные явления Эль-Ниньо) и вейвлет — спектры мощности.

Исследования показали, что ЮКЭН может оказывать крупномасштабное воздействие на климат умеренных широт, которое проявляется даже в результате длительного временного осреднения. Обнаружена связь Эль-Ниньо с усилением Алеутского минимума, циркуляцией западных ветров и осадками умеренных широт.

Последствия явления Эль-Ниньо в умеренных широтах сильно меняются от случая к случаю: в основном вследствие существенной нелинейности отклика общей циркуляции атмосферы умеренных широт на аномалии температуры поверхности океана (тропические и внетропические), в то время как отклик тропической атмосферы с достаточно хорошей точностью аппроксимируется линейной динамикой.

Существуют многочисленные попытки реконструкции истории ЮКЭН по свидетельствам о засухах, наводнениях, состоянии снега на горных вершинах и другим косвенным признакам.

Рис.

3.1. Изменение значений индекса Южного Колебания за последние 130 лет и вейвлет — спектры мощности (вверху). На рисунке внизу: ряд событий Эль-Ниньо за последние 500 лет, картина коэффициентов вейвлет — преобразования и вейвлет — спектры мощности

В результате применения вейвлет-преобразования к современной истории ЮКЭН и реконструированным данным обнаружены, в частности, локальные периодичности событий Эль-Ниньо с масштабом около 35−40 лет, который может быть связан с 70−80-летним циклом событий Эль-Ниньо (он хорошо виден на рис. 3.1). Близкий к 70-летнему масштаб хорошо заметен также и в рядах долговременных изменений поверхностной температуры воздуха (и в периодичности, с которой становится судоходным северный морской путь).

Интенсивность и частота явлений Эль-Ниньо иногда ассоциируется с эпохами повышения и понижения глобальной температуры воздуха, потеплением климата. В прошлом веке наиболее интенсивными и продолжительными (и катастрофическими по своим последствиям) были явления Эль-Ниньо, произошедшие в 1899—1902, 1940−1941 и 1982−1983 гг. Однако, при сравнении с 500-летними данными легко видеть, что интенсивнейшие за последнее столетие явления Эль-Ниньо являются вполне ординарными событиями на фоне более ранних явлений Эль-Ниньо. Прямой связи с периодами повышения и понижения глобальной температуры воздуха не обнаружено. Замечена хорошая корреляция с числами Вольфа, но не с 11- летним циклом (который обычно используется для поиска связей с солнечной активностью), а с его крупномасштабной модуляцией, причем с задержкой порядка 40 лет. Эту задержку можно объяснить инерционностью океана, далеко не сразу, в отличие от суши, отдающего атмосфере тепло, большую часть которого он получает от Солнца в тропической зоне.

События Эль-Ниньо влияют на погоду не только тропических, но и внетропических умеренных широт. Так наиболее интенсивные явления Эль-Ниньо, произошедшие в сороковых и восьмидесятых годах прошлого века заметно повлияли на изменение температуры поверхностного воздуха в Петербурге (60° с.ш., 30° в.д.). С продвижением вглубь территории страны, на восток климат становится все более континентальным. Влияние событий Эль-Ниньо заметно ослабевает в Оренбурге (52° с.ш., 56° в.д.) и практически исчезает в Иркутске (52° с.ш., 104° в.д.). Особенно хорошо это заметно на примере сильнейшего Эль-Ниньо 1940;х годов. Распределенная по масштабам функция корреляции подтверждает тенденцию.

Заключение

Изменение климата включает, прежде всего, общие тенденции изменения температурного, циркуляционного и влажностного режимов атмосферы, климата океана, изменения биосферы, т. е. формирование длительных климатических эпох в геологической истории Земли. Помимо этого каждая климатическая эпоха характеризуется наличием крупных флюктуаций климата (климатических аномалий), накладывающихся на фон общих и длительных изменений климата. По этой причине, анализируя историю климата Земли, его эволюцию и влияние на биосферу и самого человека, необходимо отличать общие периоды похолоданий или потеплений, сухие или влажные периоды от изменчивости климата, вызываемые климатическими аномалиями, имеющими меньший характерный временной и пространственный масштабы.

Климатическая система планеты Земля — наша среда обитания и последствия резких изменений климата могут оказаться катастрофическими для нас. Поэтому вполне понятно то беспокойство, которое проявляют люди, оказывающиеся перед угрозой, настоящей или кажущейся, таких изменений. В разное время подробно обсуждались и обсуждаются такие проблемы как: «антропогенное» потепление начала прошлого века и период освоения северного морского пути в 30-х годах; похолодание 40-х годов прошлого века, окончившееся не новым ледниковым периодом, а потеплением; высотные полеты сверхзвуковых транспортных самолетов и проблема увеличения озонных дыр, которые уже начинают затягиваться; парниковые газы, глобальное потепление и требования снижения темпов развития промышленности; Каспийское море, которое обмелело так, что всерьез рассматривалась задача переброски северных рек, и которое теперь входит в свои старые берега и подтопляет окрестности.

Можно, по-видимому, еще найти подобные примеры — примеры проявления в некотором роде антропоцентризма. Потому что взгляд на проблему изменчивости климата с точки зрения истории человечества кардинально отличается от взгляда на ту же проблему с точки зрения геологического времени. Масштаб меняется и оказывается, что история с Каспийским морем или озонными дырами, например, повторялась неоднократно.

Климатическая система Земли глобальна; она хорошо сбалансирована и в то же время достаточно подвижна. Вопрос о том, существует ли опасность катастрофического глобального потепления, следует разделить на несколько вопросов: есть ли (было ли) потепление, какова его интенсивность, насколько оно глобальное и каковы причины, к нему приведшие. Потепление безусловно есть (и происходило неоднократно в прошлом), однако, не такое катастрофическое, как это часто в последние годы представляется. Климатическая система глобальна, но обладает пространственными неоднородностями разных масштабов, которые меняются со временем. Это относится и к проблемам потепления — похолодания климата: глобальный климат определяется подстраивающимися региональными климатами. Что же касается причин потепления, то оно определяется скорее природными факторами, чем антропогенным воздействием.

Эпохи потепления и похолодания климата постоянно сменяют друг друга. Причем одна и та же ситуация при рассмотрении на разных временных масштабах климатических изменений может оказаться эпохой потепления на масштабах десятилетних изменений, эпохой похолодания на столетних масштабах и иной — на масштабах тысячелетий.

Человечество сжигает топливо (углекислый газ), ведет сельскохозяйственную деятельность (изменение ландшафта), разводит скот (метан) и уничтожает леса Амазонии. Можно, правда возразить, что основное количество углекислого газа поставляет все-таки биосфера океана, а основной источник метана — болота тропической зоны.

Потепление 30-х годов прошлого века его современники не могли объяснить естественными причинами, и в то время считалось, что оно обусловлено антропогенным фактором. Сейчас современные модели полностью объясняют то потепление исключительно естественными факторами (солнечная активность, вулканическая деятельность и пр.).

Нынешнее потепление отличается заметно большей скоростью роста температуры воздуха. Современные модели не могут объяснить современное потепление, идущее с такой скоростью, естественными факторами. Как и 7 — 8 десятилетий назад, делается вывод о единственно возможной причине этого. В то же время, есть физические факторы, которые могут влиять на изменения климата, но не учитываются в современных моделях (зарегистрированные изменения гравитационного и магнитного полей; изменения углового момента, причиной которых может быть выкачка углеводородов, в частности; некоторые неучитываемые элементы полярного теплои массопереноса в атмосфере и пр.).

Возможно, через несколько лет появятся модели, которые помогут понять и смогут объяснить современные изменения климата.

Астафьева, Н.М., Раев, М.Д., Комарова, Н. Ю. Региональная неоднородность климатических изменений. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сб. статей. Вып.5, Том II, 2008;

Борисенков, Е. П., Пасецкий, В. М. Тысячелетняя летопись необычайных явлений природы. — М: Мысль, 1988. — 522 с;

Борисов, П. М. Может ли человек изменить климат — М: Наука, 1970. — 192 с.;

Климат в эпохи крупных биосферных перестроек / Гл. редакторы: М. А. Семихатов, Н. М. Чумаков. — М: Наука, 2004. — 299 с.;

Говор, И., Варгин, П., Викулова, Е., Гершинкова, Д. Обуздание джинна // Наука и жизнь, 2010. — № 4.

Два столетия назад были приняты названия отдельных геологических формаций: первичная, переходная вторичная, третичная, четвертичная. Две последние формации объединены в новейшую эру геологической истории Земли — кайнозой. Третичная система расчленена на палеоген (который в свою очередь делится на эпохи палеоцен, эоцен, олигоцен) и неоген (объединяющий эпохи мио-Цен и плиоцен).

Альбедо — характеристика отражательной способности поверхности по отношению к солнечной радиации. Определяется процентным отношением интенсивности радиации, отраженной поверхностью, к интенсивности радиации, падающей на эту поверхность.