Изменение климата в области криолитозоны северного полушария и оценка его последствий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.09, доктор географических наук Анисимов, Олег Александрович

• Анисимов, Олег Александрович
• доктор географических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор географических наук Анисимов, Олег Александрович

Оглавление.

Введение

Глава 1. Антропогенное изменение климата: методы прогноза и сравнение оценок для области криолитозоны северного полушария

1.1. Современные методы прогноза изменения климата

1.2. Сравнение прогнозов изменения климата и оценка точности

1.3. Ожидаемые изменения климата в области криолитозоны северного полушария в первой половине следующего столетия. 37 Глава 2. Происхождение многолетнемерзлых пород и современное состояние исследования взаимодействия климата и вечной мерзлоты

2.1. Формирование криолитозоны северного полушария и ее связь с климатом

2.2. Геокриологическое картирование

2.3. Ожидаемые геокриологические последствия глобального изменения климата. 62 Глава 3. Математическое моделирование последствий изменения

климата в области криолитозоны

3.1. Равновесные модели взаимодействия вечной мерзлоты и климата

3.2. Динамическое моделирование взаимодействия вечной мерзлоты

и климата

3.3. Методика расчетов, идентификация параметров и оценка точности геокриологических моделей. 85 Глава 4. Автоматизированная информационная система по изменению климата и воздействию потепления на природную среду в

области криолитозоны

4.1. База данных о современном, прошлом и будущем климате

4.2.1. Средние многолетние нормы климатических характеристик

4.2.2. Ряды данных за продолжительные периоды наблюдений

4.2.3. Прогнозы изменения климата и данные о палеоклиматах

теплых эпох

4.3. Сервисные программы работы с данными

4.4. Интеграция прикладных моделей, современных климатических

данных и прогнозов изменения климата

Глава 5. Оценка важнейших природных и социально-экономических последствий изменения климата в области криолитозоны северного

полушария

5.1. Современное потепление как модель климата будущего

5.2. Изменение распространения вечной мерзлоты в северном полушарии

5.2.1. Прогноз по модели GFDL

5.2.2. Прогноз по модели ЕСНАМ1-А

5.2.3. Прогноз по модели UKTR

5.2.4. Учет термической инерции

5.3. Изменение глубины сезонного протаивания при потеплении

5.4. Изменение агроклиматического потенциала северных территорий при потеплении

5.5. Изменение затрат на обогрев и кондиционирование зданий. 163 Заключение и основные выводы. 175 Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изменение климата в области криолитозоны северного полушария и оценка его последствий»

Введение

Последние два десятилетия во многих областях физической географии происходит значительное увеличение интереса к исследованиям, направленным на изучение изменения климата и его последствий. Значение таких глобальных изменений настолько велико, что в течение несколько лет практически сформировалось новое междисциплинарное научное направление, включающее элементы климатологии, физической географии, гидрологии, экологии, биологии, почвоведения, геокриологии, теплофизики, инженерных наук, а в последнее время также и социальной географии. Объединяющим началом всех этих дисциплин является изучение воздействия изменения климата на окружающую среду, и общая задача изучения как современных, так в особенности и ожидаемых в ближайшие несколько десятилетий последствий глобального потепления.

Проблемы климата давно вышли за рамки национальных интересов. Не только научная, но и мировая политическая общественность признают необходимость и неотложность их изучения с целью выявления позитивных, неблагоприятных и катастрофических последствий глобального изменения климата для природной среды, экономики и социальной сферы, а также разработки экономических и политических стратегий адаптации к предстоящему потеплению. Показательна в этом плане инициатива государств, подписавших в начале 80-х годов так называемую "Рамочную конвенцию", накладывающую ограничения на использование технологий, приводящих к антропогенному усилению потепления. В настоящее время движение за ограничение роста факторов, способствующих изменению климата, получило значительную поддержку в большинстве стран мира, в первую очередь в наиболее экономически развитых странах, на долю которых приходится наибольшая часть антропогенных выбросов парниковых газов /194/.

Впервые проблема антропогенного изменения климата была сформулирована М.И. Будыко, который в начале 70-х годов предсказал, что слабый тренд к похолоданию вскоре сменится на потепление за счет усиления парникового эффекта, производимого увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере /41/. Хотя он раскрыл в своих работах основные механизмы, неизбежно приводящие к потеплению климата /42-45/, эта точка зрения не получила широкой поддержки вплоть до 80-х годов, когда происходившее до 1972 года слабое понижение средней глобальной температуры воздуха сменилось устойчивым трендом к ее повышению и проблема антропогенного изменения климата была признана научной общественностью. Изучение этой проблемы проводилось главным образом в России и США, специалисты этих двух стран

обьединили свои усилия, создав в середине 70-х годов VIII Рабочую Группу по исследованию изменения климата и его последствий, в рамках которой были проведены исследования многих аспектов проблемы глобального потепления. За 20 лет существования группы ее участниками было опубликовано несколько сотен научных работ, в том числе совместный подробный отчет, подготовленный по специальному поручению президентов СССР и США и выпущенный в 1990 году на английском ив 1991 году на русском языке /52, 220/.

Глобальное потепление приведет к значительным природным изменениям, и изучение его последствий составляет самостоятельное научное направление, быстро развивающееся в последние несколько лет. Поскольку имеются принципиальные ограничения точности и достоверности долгосрочных прогнозов изменения климата, едва ли в ближайшие годы следует ожидать заметного увеличения достоверности прогнозов, охватывающих период до середины следующего столетия. В то же время очевидна необходимость оценки влияния изменения климата на окружающую среду, природные и социально-экономические процессы, поскольку даже предварительные исследования указывают на возможные неблагоприятные, а иногда и катастрофические последствия потепления. В такой ситуации наиболее приемлемым решением является разработка и использование в прикладных исследованиях сценариев изменения климата, которые, в отличие от прогнозов, являются условными, а не абсолютными, в том смысле, что каждый из них описывает лишь один из возможных вариантов развития потепления.

Подход, при котором вместо прогнозов рассматриваются сценарии изменения климата, был принят мировой научной общественностью в качестве стандарта для изучения последствий глобального потепления, и с его помощью были получены "условные" оценки влияния предстоящего потепления на окружающую среду, важнейшие природные и социально-экономические процессы /198/. Обычно каждый сценарий ассоциируют с конкретным методом, использованным для его построения, с определенными предположениями относительно параметров климатической системы, например, чувствительностью климата, и предстоящего в будущем изменения концентрации основных парниковых газов в атмосфере.

В современной климатологии получено несколько десятков различных сценариев изменения климата. Оценка последствий потепления климата затрудняется в последнее время тем, что практически каждому исследователю приходится рассматривать многие прогнозы основных элементов климата -температуры воздуха и осадков, диапазон ожидаемого по различным сценариям изменения которых весьма велик. В этой ситуации возникает потребность в

разработке некоторой системы, в рамках которой осуществлялось бы обобщение современных данных измерений климатических переменных и выделение эмпирических трендов их изменения; построение прогнозов климата, их сравнение, оценка достоверности, приведение к определенным интервалам времени в будущем; анализ наиболее важных последствий потепления прежде всего в тех регионах, где прогнозы изменения климата обладают достаточно высокой достоверностью и предсказывают наиболее быстрое и значительное потепление.

Разработка такой информационной системы и отдельных ее компонентов, в первую очередь блока прикладных моделей, а также ее применение для оценки важнейших последствий потепления в области высоких широт северного полушария и была основной целью данного исследования. В процессе работы были решены также следующие конкретные задачи.

- Разработана методика и проведено сравнение прогнозов изменения климата, полученных различными методами для определенных интервалов времени будущего, для условий удвоения содержания в атмосфере углекислого газа и для трех теплых эпох прошлого, с современными эмпирическими трендами изменения температуры воздуха и осадков.

- Проведен анализ современных трендов температуры воздуха и выделены области, в которых наблюдаются значимые корреляции годовых аномалий региональной и глобальной температуры. Установлены статистически значимые коэфициенты линейной связи региональных и глобальной аномалий средней годовой температуры воздуха и проведена оценка достоверности прогнозов климата, полученных с применением моделей общей циркуляции атмосферы и метода палео аналогов.

- Разработаны математические модели для оценки последствий потепления в области криолитозоны и проведена проверка точности моделей по эмпирическим данным как для условий современного климата, так и для климатов двух теплых эпох прошлого.

Создана рабочая версия информационной системы для изучения закономерностей современного глобального климата, его изменения в будущем и для оценки основных последствий потепления в области криолитозоны. Система ориентирована на использование возможностей персонального компьютера класса Pentium в среде Windows 3.1, 3.11, 95, NT и предназначена для научных исследований, проведения инженерных расчетов и информационной поддержки решения задач природопользования и планирования социально-экономического развития северных территорий.

- Дана оценка важнейших последствий потепления в области высоких широт северного полушария: проведены расчеты изменения распространения вечной мерзлоты и глубины сезонного протаивания криолитозоны; даны оценки изменения агроклиматического потенциала северных территорий при потеплении; рассмотрено влияние изменение климата на продолжительность отопительного периода и энергозатраты на отопление в странах, расположенных в северном полушарии.

- Выделена группа последствий потепления, реализация которых наносит ущерб или представляет угрозу для экономики и социальной сферы в северных землях. Определены пороговые значения потепления, при превышении которых многократно возрастает возможность реализации неблагоприятных последствий, и построены соответствующие прогностические карты.

Перечисленные задачи соответствуют ряду исследовательских направлений, сформулированных в Федеральной Целевой Программе изучения влияния глобального изменения климата на экономику и природную среду, принятую Правительством России в 1996 году, реализация которой рассчитана на период с 1997 по 2000 год. Такими направлениями программы являются разработка автоматизированной системы мониторинга климата и его изменений, а также изучение влияния предстоящего изменения климата на вечную мерзлоту.

Постановка и решение перечисленных задач рассматриваются в пяти последующих разделах.

В первой главе рассматриваются различные методы прогноза климата, проводится сравнение полученных с их помощью результатов и предлагается сценарий наиболее вероятного изменения климата в высоких широтах северного полушария. При составлении такого сценария используются все применяемые в настоящее время исследовательские методы: эмпирический метод палеоклиматических аналогов, модели общей циркуляции атмосферы и океана, и анализ современных климатических трендов.

Различные прогнозы климата сходятся в том, что потепление будет наиболее сильным в высоких широтах северного полушария, увеличение средней годовой температуры воздуха в арктических и субарктических регионах будет превышать среднюю глобальную величину в 2-3 раза /52, 170, 198/. Как будет показано, в высоких широтах северного полушария различия полученных независимыми методами оценок предстоящих изменений температуры воздуха, как правило, невелики по сравнению с ожидаемой величиной ее приращения, что является главной климатической особенностью арктических и суб-арктических регионов, отличающей их от остальных регионов мира. По этой причине становится очевидным, что изучение последствий изменения климата в северных регионах

несомненно относится к числу задач, решение которых возможно и необходимо уже в настоящее время. В особенности актуальной эта проблема является для России, более 60 процентов территории которой находится в настоящее время в области распространения многолетнемерзлых пород. История формирования вечной мерзлоты, ее современное состояние и чувствительность к изменению климата будут рассмотрены во второй главе диссертации.

В третьей главе диссертации будут рассмотрены математические модели, позволяющие оценивать различные последствия изменения климата в области криолитозоны. Главным объектом моделирования является вечная мерзлота, ее распределение на континентах северного полушария, тепловой режим и взаимодействие с изменяющимся климатом. Кроме того, модели позволяют оценивать изменение агроклиматического потенциала северных территорий и теплозатрат на обогрев зданий.

В четвертой главе рассматривается автоматизированная информационная система по изменению климата и оценке его последствий в области современной криолитозоны северного полушария, обьединяющая эмпирические данные о современном климате, почве, растительности; различные сценарии изменения климата; модели последствий потепления и набор электронных прогностических карт, содержащих информацию об обусловленных потеплением последовательных изменениях природных процессов и явлений в высоких широтах северного полушария на протяжении первой половины следующего столетия.

В пятой главе рассматривается применение информационной системы для решения ряда практических задач, связанных с оценкой последствий потепления в области криолитозоны северного полушария. Прежде всего проводится детальное сравнение прогнозов изменения температуры воздуха, полученных по различным моделям, с наблюдаемыми современными тенденциями, рассчитанными по данным продолжительных измерений на метеорологических станциях северного полушария. На основе полученных данных выделяются области, в которых региональные аномалии температуры тесно коррелируют с изменением глобальной температуры воздуха, оцениваются коэффициенты линейной связи таких изменений, и предлагается эмпирический прогноз климата на 1-2 десятилетия. В последующих разделах главы рассматриваются различные природные и социально-экономические последствия потепления, ожидаемые в первой половине XXI века. Поскольку наиболее сильным потепление будет в высоких широтах северного полушария, большая часть оценок последствий изменения климата относится к процессам в области криолитозоны. Даются оценки изменения распространения вечной мерзлоты к середине следующего столетия, рассматривается прогноз изменения мощности слоя сезонного протаивания. Приводятся оценки скорости

деградации вечной мерзлоты. Оценивается агроклиматический потенциал северных регионов при потеплении, приводятся оценки изменения необходимых затрат тепла на обогрев зданий. Глава содержит прогностические карты, иллюстрирующие результаты расчетов для северного полушария.

В заключительной части диссертации обсуждаются наиболее важные последствия потепления в области криолитозоны северного полушария. Последствия потепления разделяются на группы в зависимости от того, приводят ли они к благоприятным природным изменениям, или же представляют угрозу окружающей среде и экономике. Рассчитываются критические величины потепления, по достижении которых неблагоприятные природные изменения приобретают устойчивый характер, на основе анализа современных эмпирических данных оценивается вероятность превышения этих критических значений в ближайшие десятилетия и приводятся прогностические карты регионов, подверженных потенциальной угрозе при различных уровнях потепления.

Глава 1. Антропогенное изменение климата: методы прогноза и сравнение оценок для области криолитозоны северного полушария.

Начавшееся в конце предыдущего столетия и значительно усилившееся в настоящее время антропогенное изменение климата имеет глобальный характер и оказывает прямое или опосредованное воздействие на многие природные процессы. Согласно большинству из имеющихся прогнозов, наиболее быстрым и значительным потепление будет в высоких широтах северного полушария, и, в частности в области криолитозоны /52, 170, 198/. Это дает основания полагать, что уже в ближайшие десятилетия потепление окажет заметное воздействие на многие геокриологические процессы, и прежде всего произойдет значительное изменение почвенного климата в области распространения вечной мерзлоты. Для получения количественных оценок геокриологических последствий потепления необходимы достаточно надежные прогнозы изменения климата в высоких широтах. Методы, используемые для построения таких прогнозов, а также различные полученные с их помощью результаты будут рассмотрены в последующих параграфах этой главы.

1.1. Современные методы прогноза изменения климата.

Вопрос о возможности и целесообразности получения оценок последствий изменения климата, и в частности, его влияния на процессы и природные явления в области криолитозоны, несмотря на его актуальность, до недавнего времени оставался спорным. Причиной этого являлось отсутствие надежных, подтвержденных различными независимыми методами прогнозов, дающих однозначную картину предстоящих изменений климатических параметров на глобальном, зональном и, в особенности, на региональном уровне, который является основным масштабом для большинства прикладных исследований воздействия изменения климата на окружающую среду.

На рисунке 1.1 показана диаграмма, иллюстрирующая последовательность построения прогнозов климата и оценок последствий потепления для окружающей среды. Изучение последствий потепления связано с решением четырех самостоятельных задач. Первая из них состоит в оценке поступления в атмосферу углекислого газа, аэрозолей и нескольких других радиационно активных составляющих, уже сейчас заметно влияющих на климат.

Второй задачей является расчет концентрации парниковых газов и аэрозолей в атмосфере, складывающейся в результате баланса стоков и источников. Ключевая роль в этом принадлежит изучению баланса углерода, поскольку происходящее быстрое изменение атмосферной концентрации

Рис. 1.1. Схема построения прогноза изменения климата и оценки последствий потепления.

углекислого газа является основным фактором, вызывающим усиление парникового эффекта. Моделирование углеродного цикла составляет основу таких исследований. Немаловажную роль играют и другие газовые составляющие, усиливающие парниковый эффект, а также атмосферный аэрозоль.

Третьей задачей является расчет характеристик климата по данным о химическом составе атмосферы и его изменении в будущем. Для ее решения обычно используются либо эмпирические палеоаналоговые методы, либо теоретические модели климата различной степени детализации, от простых одномерных радиационно-конвективных моделей, оценивающих лишь изменение осредненной по земному шару средней годовой температуры воздуха, до сложных динамических моделей общей циркуляции атмосферы и океана, которые позволяют рассчитывать пространственно-временные поля основных метеорологических переменных.

И, наконец, четвертой задачей является построение моделей зависящих от климата процессов и явлений и проведение расчетов с использованием прогнозов изменения климата. Несколько таких моделей будут рассмотрены в последующих главах.

Поскольку имеются принципиальные ограничения точности решения каждой из четырех перечисленных задач, возникает вопрос, насколько существенно влияние неопределенностей, присущих каждому из этапов, на конечный результат. В данной работе эта проблема была рассмотрена главным образом в связи с прогнозом изменения климата в области высоких широт северного полушария и исследованием геокриологических последствий потепления, и в частности были изучены следующие вопросы:

- неопределенности оценок изменения климатообразующих факторов и возможность построения долгосрочных прогнозов климата на период в несколько десятилетий;

- согласование прогнозов изменения климата, полученных различными методами, в оценке ожидаемых региональных изменений температуры воздуха и осадков в высоких широтах северного полушария;

- оценка точности климатических прогнозов и наиболее вероятные изменения климата в области криолитозоны северного полушария, ожидаемые в первой половине XXI столетия.

В настоящее время в климатологии получила наибольшее признание точка зрения, согласно которой современное антропогенное потепление определяется изменением относительно небольшого числа климатообразующих факторов, основными среди которых являются атмосферный углекислый газ, метан, малые

газовые примеси, окислы азота и аэрозоль. Согласно выводам Межправительственной Группы Экспертов по Изменению Климата (МГЭИК), концентрации радиационно активных газовых составляющих атмосферы продолжают возрастать, главным образом за счет антропогенных источников, в результате чего происходит увеличение радиационного баланса земной поверхности. Вызванное этим увеличение средней годовой глобальной температуры воздуха в текущем столетии составило около 0,5 градуса, и в последующие несколько десятилетий может вдвое превзойти уже достигнутую величину /198/.

Атмосферный аэрозоль, в отличие от "парниковых" газов, может вызывать понижение приземной температуры воздуха. В особенности заметным похолодание бывает после извержения вулканов взрывного типа, газовые выбросы которых проникают в стратосферу, где образуют аэрозольный слой, снижающий поступление солнечной радиации к поверхности Земли. Наибольшее значение для изменения климата имеют выбросы серосодержащих газов (S02, H2S, CS2 и др.), которые образуют в стратосфере аэрозольный слой, состоящий из капелек серной кислоты. Аэрозольный слой, образуемый после крупных вулканических извержений взрывного типа, может на 1-2 порядка увеличить общий фоновый уровень аэрозоля в стратосфере и привести к заметному изменению температуры приземного воздуха /22, 37, 85/.

Стратосферный аэрозоль как правило имеет достаточно длительный период существования, до нескольких лет, и хорошо перешан, в силу чего он оказывает влияние на климат в глобальном масштабе. Значительный локальный эффект могут иметь выбросы аэрозоля в тропосферу, в частности, вызванные крупными лесными пожарами, в результате которых в тропосферу поступает значительное количество сажи. В отличие от стратосферного, тропосферный аэрозоль характеризуется, как правило, меньшим периодом существования и хуже перемешан, что способствует возникновению локальных климатических особенностей вблизи его постоянно действующих источников.

Климатообразующая роль атмосферного аэрозоля в действительности настолько велика, что наряду с международной конвенцией, ограничивающей мировой выброс углекислого газа в атмосферу, для регуляции антропогенного изменения климата был также предложен проект, предусматривающий использование аэрозоля /158/. Суть этого проекта заключалась в том, чтобы путем распыления аэрозоля в стратосфере увеличить отражение приходящего солнечного излучения и компенсировать тем самым усиливающийся парниковый эффект. Однако поскольку подобные проекты управления глобальным климатом едва ли в ближайшие десятилетия будут реализованы, более уместным будет при

прогнозировании климата использовать информацию об имеющихся естественных и антропогенных источниках аэрозоля с учетом их изменения в будущем /134/.

В последнее время стало широко принятым характеризовать все многообразие атмосферных климатообразующих факторов эквивалентной концентрацией углекислого газа. Эта величина определяется как концентрация углекислого газа в атмосфере, оказывающая радиационное воздействие, равное суммарному воздействию всех парниковых газов, включая негативные эффекты сульфатных аэрозолей и расщепления стратосферного озона /301/. Такой подход позволил свести решение многокомпонентной задачи прогноза радиационно активных факторов атмосферы, предусматривающей изучение баланса источников и стоков климатообразующих газов и аэрозолей, к описанию изменения лишь одного фактора,- эквивалентной концентрации углекислого газа. При наличии прогноза изменения этой величины достаточно оценить вызванное ею воздействие на радиационный баланс земной поверхности и при помощи той или иной модели климата дать прогноз температуры воздуха и осадков.

Построению прогноза эквивалентной концентрации углекислого газа в атмосфере посвящено большое количество работ, выполненных за последнее десятилетие. Достаточно детальный обзор основных результатов, полученных в этом направлении, дан во втором отчете МГЭИК /198/. В отчете приведены оценки относительной эффективности радиационного воздействия, оказываемого изменением концентрации различных атмосферных газовых составляющих; рассмотрены возможные сценарии изменения выбросов парниковых газов в атмосферу и оценено оказываемое ими радиационное воздействие. Относительная роль различных газовых составляющих атмосферы в современном потеплении была также оценена в работе И.Л. Кароля /79/. Ранее он же с соавторами разработал прогноз изменения химического состава атмосферы в XXI веке /80/. Поскольку поступление в атмосферу радиационно активных газов и аэрозолей зависит от многих факторов, и в значительной степени от развития традиционных и альтернативных отраслей энергетики, являющихся их главным поставщиком, дать какой-либо однозначный прогноз на продолжительный период времени принципиально невозможно. С учетом этих обстоятельств МГЭИК была разработана группа условных прогнозов, связанных с определенными предположениями относительно роста численности населения Земли, развития энергетики, транспорта и промышленности.

о 2

см О О

х <и с

о

с:

40 -г-Г

1_ (а)

30

20

1-1-Г

/

/

/

/

/

1592е

15921

1392а 1592Ь

1592(1 1592с

J-1-1-1-

2000 2020

2040

Годы

2060

2080 2100

>

Е а. о.

2

л

со

(N1

О о

к

=г со о.

X X

о

15926 15921

->--,-1-1-1-1-1-г / 1 /

1592а 1692Ь

2000 ' 2020 ' 2040 ' 2060 ' 2080 2100

Годы

Рис. 1.2. Поступление в атмосферу углекислого газа (а) и соответсвующие концентрации (б) по различным сценариям.

На рисунке 1.2 /198/ показаны ожидаемые по этим прогнозам скорости поступления углекислого газа в атмосферу (а) и соответствующие им концентрации (б). Как видно из рисунка 1.2а, лишь два из шести прогнозов предполагают в течение нескольких десятилетий стабилизацию (IS92d) или же снижение (IS92c) скорости поступления углекислого газа в атмосферу за счет перехода на новые энергосберегающие технологии и альтернативные источники энергии. Большинство же прогнозов предусматривают ее увеличение при дальнейшем развитии мировой экономики с использованием традиционных технологий. В качестве наиболее вероятного, МГЭИК был рекомендован прогноз IS92a, который предполагает постепенное увеличение эквивалентной концентрации углекислого газа и ее рост с 358 миллионных долей в 1994 году до приблизительно 700 к концу следующего столетия /198/.

Примечательно, что все сценарии предсказывают приблизительно одинаковый рост концентрации углекислого газа в ближайшие 25-30 лет. Очевидно, что неопределенность такой оценки значительно возрастает с увеличением рассматриваемого интервала времени, и по этой причине едва ли в настоящее время целесообразно обсуждать возможность построения прогноза изменения климата на период более 50 - 60 лет, т.е. далее середины следующего столетия.

На рисунке 1.3 показан построенный с учетом ожидаемого изменения всех факторов по сценарию IS92a прогноз изменения эквивалентной концентрации углекислого газа (рис. 1.3а, /170/), и соотношение радиационного воздействия, оказываемого различными факторами (рис. 1.36, /198/). Сравнивая кривые фактического и эквивалентного содержания углекислого газа в атмосфере на рисунках 1.26 и 1.3а, можно сделать вывод, что к концу следующего столетия совокупный эффект, оказываемый всеми малыми газовыми составляющими и аэрозолем будет приблизительно равен изменению С02 на 100 ppmv (1 ppmv - 1 миллионная часть по объему), т.е. составит около 15% от воздействия, оказываемого собственно углекислым газом. Диаграмма, иллюстрирующая изменение эквивалентного содержания углекислого газа в атмосфере на рисунке 1.3а завершает решение первых двух из сформулированных выше задач построения прогноза изменения климата.

Для решения следующей задачи - построения прогноза климата по заданному сценарию изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, в современной климатологии используются два принципиально различных подхода, основанные на эмпирических методах и на построении теоретических моделей климата. К числу эмпирических методов относятся метод палеоклиматических

00

4>* £ 01 н о

Я)

о л

0)

0

X

1

о

X

И

со

X

5

о.

Рис. 1.3.

-2

-г (б)' Т 1 1 I-1 -1-1-----I--------- 1

- - //

/V

- с^р- бвэ Г.!-.......

.........

...........

....... -

—— "Не сульфатный аэрозоль

Сульфатный аэрозоль - прямой эффект

Сульфатный аэрозоль -■ ■ ■__1-'- косвеный эффект 1 ' 1 -1-

2100

2000 2020 2040 2060 2080

Изменение эквивалентной концентрации углекислого газа (а) и соотношение радиационного воздействия различных факторов (б) по прогнозу 1892а.

2

аналогов и анализ современных климатических трендов. Теоретические методы основываются на простых одномерных моделях климата, трехмерных полномасштабных моделях общей циркуляции атмосферы и океана, и региональных климатических моделях. Концепции, лежащие в основе этих методов, существенно различны.

Палеоаналоговый метод основан на предположении о том, что предстоящее потепление, и в частности, региональное распределение температуры воздуха и осадков, будет аналогично имевшим место ранее в более теплые периоды истории Земли. Несколько теплых периодов, таких как климатический оптимум голоцена (около 6 - 5 тысяч лет назад), микулинское межледниковье (около 125 тысяч лет назад) и климатический оптимум плиоцена (около 4,3 - 3,3 млн. лет назад) достаточно хорошо изучены /52/. В настоящее время все большее внимание исследователей привлекает переход от последнего холодного дриасового периода (10,8 - 10,5 тысяч лет назад) к началу голоцена (около 10,2 - 10,3 тысяч лет назад), в течение которого произошло резкое увеличение средней глобальной температуры воздуха на 5 - 6 градусов, что сопоставимо с темпами современного потепления /35, 260, 296/. Изменение климата во время этого перехода и сопутствующие ему изменения ландшафтов и природных процессов можно рассматривать как наиболее вероятный аналог природно-климатических условий последующих нескольких десятилетий /230, 256/.

Хотя причины и масштабы потепления в прошлом были различны, есть основания полагать, что они могут быть использованы как аналоги для воссоздания региональной картины будущего климата. В основе такого предположения лежит палеоклиматическая гипотеза, согласно которой пространственные распределения температуры воздуха и осадков для значительной части климатов Земли, существовавших в различные эпохи и ожидаемых в будущем, достаточно схожи, и в малой степени зависят от причин, вызвавших потепление. Иными словами, региональные изменения температуры воздуха и осадков в различные периоды пропорциональны изменению средней годовой глобально осредненной температуры воздуха, которую можно использовать в качестве нормирующей функции для перехода от известной в какой-либо начальный момент времени региональной картины климата к его последующим состояниям.

Эта гипотеза была выдвинута около десяти лет назад в результате анализа данных палеоклиматических реконструкций трех прошедших теплых эпох -оптимума голоцена, микулинского периода и оптимума плиоцена /52/. Средняя годовая глобально осредненная температура воздуха в эти периоды была выше современной приблизительно на 1, 2 и 3.5 градуса /35/. Эти периоды можно

считать достаточно хорошо изученными, поскольку уже в то время в реконструкциях было использовано около 300 разрезов для оптимума голоцена и приблизительно 60 и 80 для микулинского межледниковья и оптимума плиоцена. Сравнение региональных картин потепления показало, что хотя они и не полностью подобны, им присущи многие общие черты, основной из них является увеличение аномалии температуры с широтой. На основании такого сравнения и был сделан качественный вывод о допустимости применения палеоклиматической гипотезы /52, 47/. Этот вывод в последующем неоднократно подвергался критике, главным образом в связи с результатами расчетов по моделям общей циркуляции атмосферы, однако до настоящего времени не было получено никаких принципиально новых данных опровергающих или подтверждающих основную палеоклиматическую гипотезу. Материалом для ее проверки могут служить современные ряды метеорологических наблюдений, в особенности наблюдения за последние 25-30 лет, на протяжении которых прослеживается явный тренд увеличения средней глобальной температуры воздуха. Современные эмпирические данные указывают на то, что палеоклиматическая гипотеза достаточно хорошо применима к некоторым крупным регионам, в которых связь величины потепления с ростом средней годовой глобально осредненной температуры воздуха близка к линейной. Что же касается возможности ее использования в планетарном масштабе, вопрос этот по прежнему до конца не ясен и требует уточнения. Более подробно эта проблема будет рассмотрена в последней главе в связи с анализом современных эмпирических данных.

Метод палеореконструкций предполагает отбор кернов грунта, озерных и морских осадков и их последующий анализ с целью восстановления ландшафтных и климатических условий прошлого. При этом широко используется комплекс различных ландшафтно-климатических индикаторов, от изучения текстуры керна до анализа спорово-пыльцевого спектра. В процессе палеореконструкций чаще всего воссоздаются типичные ландшафты прошлых эпох, флора и фауна, и по существующим зависимостям строятся оценки сезонной температуры воздуха и осадков. Используются также изотопные и геохимические методы восстановления температуры, не связанные непосредственно с реконструкцией ландшафтови растительности.

При работе с палеоданными и особенно при их обобщении необходимо иметь в виду, что погрешность реконструкции климатов прошедших эпох зависит главным образом от двух факторов. Первый из них определяется точностью реконструкции температуры воздуха и осадков, которая зависит от применяемых методов и от количества обрабатываемых палеоданных, и в среднем составляет не менее 1 градуса для летних и зимних температур, и 25 мм для годовых сумм осадков

/68/. Второй источник погрешности связан с точностью датировки палеоданных, поскольку для реконструкции пространственной картины климата необходимо использовать палеоданные по различным разрезам, относящиеся к одному и тому же периоду в прошлом. В последнее время, в связи с развитием изотопных методов абсолютной датировки ее точность значительно возросла, в связи с чем эта проблема остается актуальной лишь в случае исследования быстрых климатических изменений, имеющих порядок одного или нескольких градусов за десятилетие. Примером является уже упоминавшийся резкий переход от холодного дриассового периода к раннему голоцену.

Таким образом, эмпирический метод палеореконструкций дает возможность восстанавливать региональное распределение сезонной температуры воздуха и годового количества осадков прошлых эпох, точность и репрезентативность реконструкций зависят от имеющегося объема палеоданных и количества опорных разрезов. Вопрос о возможности использования реконструированных палеоданных в качестве прямых аналогов климатов будущего ясен не до конца, по крайней мере нет достаточных оснований полагать, что в масштабе всего земного шара такие аналогии имеют место. Несомненно также и то, что для ряда крупных регионов, где имеются подтверждения основной палеоклиматическиой гипотезы, применение аналогового метода вполне оправдано.

В последние два десятилетия приобрела устойчивый характер тенденция увеличения средней глобальной температуры воздуха, в связи с чем появилась возможность строить прогнозы изменения климата, используя анализ современных эмпирических данных и выделяя климатические тренды. Прогностическое применение этого метода ограничено экстраполяцией, однако получаемые с его помощью результаты могут служить критерием для проверки региональной картины изменения климата, рассчитываемой при помощи моделей общей циркуляции атмосферы, а также использоваться для краткосрочных климатических прогнозов. Необходимо также отметить, что анализ современных эмпирических данных дает возможность изучить закономерности изменения климата, которые принципиально не описываются детерминистическими моделями. К таким проблемам относятся изучение экстремальных метеорологических явлений (температуры воздуха, засухи, штормы, наводнения и т.п.). Анализ эмпирических данных указывает, в частности, на то, что при потеплении имеются тенденции к увеличению частоты засух и экстремально высоких температур в летнее время, и, напротив, к уменьшению экстремально низких температур зимой. Во многих случаях имеющиеся эмпирические данные дают возможность установить

закономерности таких явлений и их связи с основными элементами климата, на основе которых может быть построена статистическая модель и дан прогноз /284/.

В зарубежных исследованиях наибольшее распространение получили расчетные методы прогноза изменения климата с использованием моделей общей циркуляции атмосферы и океана. Такие модели основаны на уравнениях, описывающих динамику, термодинамику и гидрологические процессы атмосферы, суши и океана, и предполагают, что решение системы динамических уравнений с заданным временным и пространственных разрешением описывает последовательную смену состояний климатической системы. Значения гидрометеорологических переменных рассчитываются на нескольких вертикальных уровнях в узлах регулярной пространственной сетки с шагом по времени в 20-30 минут. Даже при отсутствии каких-либо возмущений климатической системы требуется значительное время для того, чтобы модель достигла сбалансированного состояния, после чего можно изменить граничные условия и рассчитать вызванное этим изменение полей гидрометеорологических переменных.

В климатических расчетах основными граничными условиями моделей общей циркуляции атмосферы являются приходящая на верхнюю границу солнечная радиация, концентрации радиационно активных газов и сульфатных аэрозолей, альбедо подстилающей поверхности, орография, площади и положение океанов и суши, температура поверхности океана, распространение и граница морских льдов. Поскольку в первоначально появившихся моделях граничные условия были постоянны, существенным являлось предположение о том, что они не подвержены заметному воздействию тех климатических изменений, которые модель генерирует в ходе расчетов. Очевидно, что в случаях, когда в процессе расчета климат заметно изменяется, граничные условия также должны изменяться. В наибольшей степени это относится к температуре океана и альбедо, зависящему от изменения площади морских полярных льдов, поскольку по имеющимся оценкам модели общей циркуляции атмосферы наиболее чувствительны к этим граничным условиям /179/.

Для того, чтобы учесть изменение граничных условий в процессе расчетов, модели общей циркуляции атмосферы в дальнейшем стали использоваться совместно с моделями других компонентов климатической системы. Так, большинство моделей, появившихся в последние 8-10 лет сопряжены с моделями общей циркуляции океана, в некоторых моделях рассчитывается динамика морских полярных льдов /240/ и растительности /150, 257, 188-193/. Такие сопряженные модели значительно лучше описывают реакцию климатической системы на внешние возмущения, и большинство исследователей именно с ними связывают возможность построения надежных прогнозов изменения климата. Модели,

учитывающие динамику морских льдов, являются весьма перспективными с точки зрения прогнозирования изменения климата в арктических регионах. Модели, включающие биосферную компоненту, также представляют значительный интерес, поскольку позволяют более полно исследовать обратные связи в системе климат-растительность. Расчеты, проведенные с их помощью, свидетельствуют в частности о том, что из-за физиологического воздействия повышенной концентрации углекислого газа на устьичную проводимость, в тропических широтах возможно уменьшение эвапотранспирации, при этом за счет сокращения затрат тепла на испарение возможно дополнительное увеличение температуры воздуха /268/.

В настоящее время известны несколько десятков моделей общей циркуляции атмосферы, разработанных в различных научных центрах. Модели, отличаясь друг от друга по степени параметризации и многообразию учитываемых процессов в климатической системе, пространственному и временному разрешению, обладают общими свойствами, которые позволяют проводить их детальное взаимное сравнение по ряду внутренних и внешних переменных, а также в достаточно стандартизованной форме давать оценки возможного изменения климата под воздействием изменяющихся граничных условий.

Одним из наиболее важных внутренних параметров является генерируемое моделями изменение средней годовой глобально осредненной температуры воздуха при удвоении концентрации углекислого газа в атмосфере, называемое чувствительностью климата. Эта величина играет ключевую роль при составлении прогноза климата, поскольку она определяет связь изменения газового состава и глобального термического режима атмосферы. Ее оценкам посвящено большое количество работ, при этом использовались различные методы, в том числе анализ палеоданных и современных трендов. Одна из наиболее обоснованных оценок чувствительности климата была дана в работе Будыко, Ронова и Яншина /54/. На рисунке 1.4 показаны полученные авторами работы данные об изменении приземной температуры воздуха и атмосферного содержания С02 (в

логарифмическом масштабе) в прошлом. Точки на графике охватывают интервал времени продолжительностью 100 миллионов лет, в течение которого преобладала тенденция к понижению концентрации углекислого газа, которая, тем не менее, была значительно выше современной. Данные рисунка свидетельствуют о том, что чувствительнось климата к удвоению концентрации углекислого газа в атмосфере

составляет около 3 °С. Схожая оценка чувствительности климата на основе анализа данных палео реконструкций была дана и в последующей работе /196/, однако ограниченный обьем имеющихся данных не позволяет утверждать, что такая оценка обладает высокой точностью.

Рис. 1.4. Зависимость аномалии средней годовой глобально осредненной температуры воздуха от концентрации СО2 в атмосфере для теплых

эпох прошлого.

В моделях общей циркуляции чувствительность климата не задается, а генерируется в процессе расчетов, причем ее значения заметно различаются как между моделями, так и для одной и той же модели при изменении ее параметров. Показательны в этом отношении представленные в таблице 1 величины изменения средней годовой глобально осредненной температуры воздуха при удвоении концентрации С02 в атмосфере, полученные при помощи расчетов по нескольким

моделям общей циркуляции атмосферы. Обращает на себя внимание достаточно большой разброс оценок чувствительности климата, обусловленный особенностями моделей, параметризацией облачности (различные варианты расчета по модели 1ЖМО) и типом расчета (балансовый или транзитивный). Таким образом, определить чувствительность климата с высокой точностью в настоящее время не представляется возможным. Принято считать, что она

находится в пределах 1,5 "С - 3,5 С , при этом в качестве наиболее вероятной

величины используется значение 2,5 °С /170, 198/.

Таблица 1.1. Изменения средней глобальной температуры воздуха, ДТ2 при удвоении концентрации С02.

Модель ЛТ2, °С Источник

GFDL 4,0 Wetherald and Manabe, 1986

GISS 4,2 Hansen et al., 1988

NCAR 3,5 Washington and Meehl, 1984

OSU 2,8 Schlesinger and Zhao, 1989

UKMO(l) 5,2 Wilson and Mitchell, 1987

UKMO (2) 2,7 Mitchell, Senior and Ingram, 1989

UKMO (3) 1,9 Mitchell, Senior and Ingram, 1989

GFDL89 2,3 Manabe et al., 1991

ЕСНАМ1-А 1,3 Cubasch et al., 1992

UKTR 1,7 Murphy, 1994; Murphy and Mitchel, 1994

Результатом расчета по любой из моделей общей циркуляции является пространственное распределение основных гидрометеорологических характеристик для заданных граничных условий или для заданного интервала времени. Наибольший интерес с точки зрения изучения последствий изменения климата представляют температура воздуха и атмосферные осадки, и усилия

исследователей направлены в первую очередь на уточнение оценок этих двух величин. Важным показателем модели является соответствие рассчитываемого с ее помощью современного климата эмпирическим данным. Такие контрольные расчеты позволяют оценить общую адекватность моделей и их способность воспроизводить известные распределения климатических переменных. Расчеты контрольного климата используются для настройки модели по эмпирическим данным. Такая настройка, называемая "коррекцией радиационных потоков", чаще всего не имеет физического обоснования, однако с ее помощью удается эмпирически учесть влияние многих не описываемых или плохо описываемых (таких как облачность) в модели процессов, и хотя каждая из существующих моделей генерирует свой контрольный климат, эта процедура позволяет приблизить его к фактическим данным.

Наиболее распространены две схемы расчетов по моделям общей циркуляции атмосферы. Первая из них, которую можно назвать балансовым расчетом, предполагает расчет контрольного климата и климата, установившегося после скачкообразного изменения радиационного воздействия, обычно рассматриваются последствия удвоения содержания углекислого газа в атмосфере. Вторая схема, называемая транзитивной, предполагает расчет контрольного климата и всех его последующих изменений на заданном промежутке времени при известных изменениях граничных условий. Очевидно, что транзитивные расчеты дают значительно большую информацию об изменении климата и, в отличие от равновесной схемы, учитывают нестационарные и инерционные процессы в климатической системе. Однако поскольку транзитивные расчеты на несколько десятилетий даже при наличии самой современной мощной вычислительной техники часто занимают несколько недель или даже месяцев, многие исследовательские задачи до сих пор решаются на основе балансовых расчетов по моделям общей циркуляции атмосферы. Кроме двух названных видов, проводятся расчеты климата при неизменном радиационном воздействии на период времени до 1000 лет /228/. Такие расчеты по первоначальному замыслу должны были помочь изучению естественных колебаний климата, в действительности же они позволяют лишь оценить пределы изменчивости климата, генерируемого самими моделями.

Модели общей циркуляции рассчитывают характеристики климата в узлах регулярной сетки, обычно обладающей довольно грубым пространственным разрешением, порядка 4 - 7.5 градусов по широте, и 5 - 10 градусов по долготе /53, 170, 198/. Модели последнего поколения используют более мелкие сетки, в некоторых из них шаг уменьшен до 2,5 градусов, а в блоке, описывающем циркуляцию океана до 1,25 градуса /280/. Однако поскольку многие параметризации, используемые в расчетных схемах, были подобраны и прошли

проверку для более крупной сетки, результаты расчетов по таким моделям в настоящее время не воспроизводят многие известные черты изменения климата, и по этой причине в данном исследовании модели общей циркуляции с высоким пространственным разрешением не применялись.

К теоретическим методам прогноза климата относятся также простые модели, при помощи которых можно рассчитать глобально или зонально осредненную температуру воздуха вблизи земной поверхности при изменении радиационного воздействия /120, 156, 198, 273, 300-302/. В этом классе простых моделей климата можно также выделить одномерные модели /301, 302/, зональные модели /156/, а также и модели, достаточно полно описывающие изменения глобальной концентрации основных парниковых газов на основе прогноза энергопотребления и землепользования; цепь атмосферных фотохимических рекций; потоки углерода между атмосферой, биотой и океаном, и рассчитывающие изменение температуры воздуха, уровня океана и влияние потепления на экосистемы и сельскохозяйственное производство. К такому типу моделей относится IMAGE-2 /120/. Несмотря на то, что некоторые из перечисленных моделей лишь условно можно назвать простыми, все они принадлежат к одному типу, для которого характерны многие общие черты. В отличие от полномасштабных моделей общей циркуляции атмосферы и океана, чувствительность климата в простых моделях задается, а не рассчитывается. Сравнения результатов прогностических расчетов температуры воздуха, полученных с использованием простых и полномасштабных моделей климата, свидетельствуют о том, что оба типа моделей весьма схоже воспроизводят динамику изменения глобальной температуры при заданной величине изменения радиационного воздействия. Такие сравнения проводились, в частности, для полномасштабных моделей GISS, UKMO, GFDL, ЕСНАМ, и ряда других /198, 259/.

Помимо простых одномерных, в последние несколько лет интенсивно развивались региональные модели климата, что во многом было связано с исследованиями последствий потепления, для которых часто требуются региональные и локальные прогнозы изменения климата. Из-за достаточно грубого пространственного разрешения моделей общей циркуляции атмосферы решить эту проблему только лишь с их помощью не удается. Одним из возможных решений является применение моделей, детализирующих климатический прогноз в пределах нескольких ячеек грубой пространственной сетки моделей общей циркуляции атмосферы. Эти модели обычно строятся по аналогии с моделями общей циркуляции атмосферы с тем лишь отличием, что используемая в них пространственная сетка обладает высоким разрешением и охватывает не весь

земной шар, а лишь какую-то его часть. Такие модели используются совместно с полномасштабными моделями общей циркуляции атмосферы и являются по отношению к ним моделями метеорологических процессов подсеточного масштаба. Обзор исследований, использующих этот метод, дан в работе /166/, его применение на примере конкретных моделей для детализации прогнозов климата на территории Европы рассматривается в работах /164, 165/. Как отмечается в исследовании /203/, при использовании такого метода получения регионального прогноза климата основные сложности связаны с сопряжением граничных условий модели общей циркуляции и подсеточной модели на границе региона. Необходимость расчета постоянно изменяющихся условий на границе региона значительно затрудняет использование региональных моделей подсеточного масштаба и делает их малоэффективными.

Сравнительные характеристики различных методов прогноза климата приведены в таблице 1.2.

Использование различных методов прогноза климата позволяет значительно повысить надежность получаемых оценок изменения температуры воздуха и осадков и исключить многие недостатки, присущие каждому методу в отдельности. Так, например, трехмерные модели общей циркуляции атмосферы, представляя собой, несомненно, мощный инструмент климатических исследований, в силу своей сложной структуры практически исключают какую-либо физически обоснованную настройку на современный климат. Более простые одномерные климатические модели, хотя и не позволяют судить о региональных деталях предстоящего потепления, достаточно достоверно описывают динамику такого интегрального показателя климата, как средняя годовая глобально осредненная температура воздуха. Сочетание таких трехмерных и простых радиационно-конвективных одномерных моделей позволяет значительно уменьшить меру неопределенности, обусловленную неточным описанием современного климата моделями общей циркуляции атмосферы. Суть такого приема заключается в том, что вначале при помощи "простой" модели рассчитывается динамика средней глобальной температуры воздуха, обусловленная изменением климатообразующих факторов, прежде всего содержанием углекислого газа в атмосфере, и затем полученные в расчетах значения используются для калибровки моделей общей циркуляции атмосферы /170/.

Таблица 1.2. Сравнительные характеристики методов прогноза климата.

Метод Достоинства Недостатки

Метод палеоаналогов 1. Воспроизводит климат, реально имевший место в прошлом. 2. Возможность реконструкции регионального климата. 1. Требуется обработка большого количества разрезов для реконструкции глобального климата. 2. Не подтверждена возможность использования палеоклиматов в качестве прямых аналогов климата будущего.

Анализ современных трендов 1. Обладает высоким пространственным разрешением. 2. Хорошо обеспечен данными. 1. Требует предварительного анализа причин, вызвавших региональные и глобальные флуктуации современного климата. 2. Трудно обосновать период экстраполяции наблюдаемых трендов.

Модели общей циркуляции 1. Рассчитывают согласованные глобальные пространственно- временные поля многих климатических переменных. 2. Позволяют изучать роль каждого из климатообразую-щих факторов. 3. Допускают моделирование изменения климата в реальном масштабе времени. 1. Обладают малым пространственным разрешением. 2. Генерируемая чувствительность климата изменяется в значительных пределах. 3. Не всегда адекватно описывают современный климат. 4. Не всегда учитывают обратные связи, влияющие на граничные условия расчета. 5. Требуют значительных вычислительных затрат.

Простые одномерные модели 1. Рассчитывают реакцию климата на различные виды внешних воздействий. 2. Не требуют больших вычислительных затрат. 1. Отсутствует возможность получения региональных оценок. 2. Требуют предварительной оценки чувствительности климата по независимым данным.

Региональные климатические модели 1. Рассчитывают региональный климат с высоким пространственным разрешением. 1. Используют результаты моделей общей циркуляции в качестве граничных условий. 2. Требуют больших вычислительных затрат.

Значительный интерес представляет прием повышения детализации прогноза климата, который широко применялся в данном исследовании. Он состоит в совместном использовании результатов расчетов по моделям общей циркуляции атмосферы и современных метеорологических данных, обладающих большим пространственым разрешением /6, 16, 263/. Такой прием позволяет использовать общие закономерности изменения климата, выявляемые при помощи полномасштабных моделей общей циркуляции атмосферы для построения региональных прогнозов.

Другим примером взаимодополнения может служить совместный анализ палеоклиматических данных и современных климатических трендов. Основными проблемами метода палеоклиматических аналогов является недостаточная обоснованность палеоклиматической гипотезы, а также то, что количество опорных разрезов, используемых для реконструкции климатов различных эпох прошлого ограничено, и их распределение в пространстве неравномерно. Это, а также некоторые другие особенности палеоаналогового метода, затрудняет

процесс восстановления климата в масштабах континента, полушария или же всей Земли по имеющимся достаточно надежным "точечным" реконструкциям климата прошедших эпох. При таких обстоятельствах современные климатические тренды, в полной мере отражающие региональные особенности потепления, могут служить тем необходимым дополнением метода палеоклиматических реконструкций, которое позволит более обоснованно проводить экстраполяцию получаемых с его помощью результатов на будущее.

1.2. Сравнение прогнозов изменения климата и оценка точности.

Наличие независимых методов прогноза климата дает возможность оценивать их точность, проводя взаимное сравнение. Количественному сравнению прогнозов должна предшествовать работа по гармонизации результатов, полученных различными методами, с целью приведения их к единой пространственной сетке и идентичным граничным условиям. Как было показано в предыдущем параграфе, метод палеоаналогов дает возможность воссоздать климаты прошлых эпох, и выбор аналога этих эпох в будущем может осуществляться по различным принципам, например, по равенству средней глобально осредненной температуры воздуха, которая в этом случае должна прогнозироваться по изменению эквивалентной концентрации углекислого газа независимым методом. Модели общей циркуляции используют либо условие удвоения содержания углекислого газа в атмосфере (балансовые расчеты), либо в явном виде рассчитывают изменение климатических переменных во времени (транзитивные расчеты), при этом каждая из моделей, как правило, использует свой прогноз изменения эквивалентной концентрации углекислого газа. В случае транзитивных расчетов дополнительная погрешность возникает также за счет необходимости "разгона" модели в начальный момент времени. Суть этой проблемы состоит в том, что в начале транзитивного расчета задается стационарный климат, в то время как в действительности он уже продолжительное время испытывает антропогенную нагрузку и по этой причине его состояние нельзя назвать стационарным /183/.

Проблема сравнения прогнозов климата осложняется также и тем, что модельные расчеты имеют по меньшей мере месячное разрешение по времени и представлены в узлах широтно-долготной сетки, в то время как палеореконструкции представляют собой либо отдельные точечные данные, либо карты с нанесенными изолиниями аномалий сезонной температуры воздуха и годового количества осадков. Широтно - долготные сетки различных моделей не совпадают между собой, в результате сравнение можно проводить лишь для относительно крупных регионов, как правило, континентального масштаба,

включающих в себя достаточное количество узлов сеток каждой из моделей. Это обстоятельство часто является труднопреодолимой преградой в исследованиях последствий изменения климата, поскольку пространственные масштабы многих задач оказываются значительно меньшими. И, наконец, при равных граничных условиях, прогнозы моделей общей циркуляции могут отличаться из-за того, что каждая модель генерирует свою собственную чувствительность климата, которую целесообразно оценивать независимыми методами.

Для преодоления многих из перечисленных выше проблем были разработаны методы гармонизации прогнозов климата, т.е. приведения их к идентичным граничным условиям и пространственной сетке. Одна из приемлемых методик гармонизации состоит в следующем 161.

- Для минимизации негативных эффектов, связанных с неточным описанием контрольного климата моделями общей циркуляции атмосферы, при составлении прогноза используются не абсолютные значения величин климатических переменных, а их аномалии, рассчитываемые как разности между прогнозируемыми и контрольными значениями.

- Для устранения эффектов, связанных с различиями чувствительности климата, при помощи простой одномерной модели климата с заданным значением этой величины по прогнозу изменения газового состава атмосферы рассчитывается изменение во времени средней годовой глобально осредненной температуры воздуха. Полученные таким образом значения для различных интервалов времени в будущем используются для нормировки прогнозируемых при помощи моделей общей циркуляции и палеореконструкций пространственных полей аномалий климатических переменных. Поскольку одномерная модель не требует больших вычислительных затрат, расчет можно начать с прошлого века, при этом решается проблема "разгона" модели /170/.

Прогнозируемые аномалии температуры воздуха и осадков пересчитываются в узлы единой регулярной пространственной сетки.

Хотя такая методика гармонизации прогнозов и не может быть полностью обоснована с теоретических позиций, есть основания полагать, что в пределах относительно небольших изменений климата, характеризуемых увеличением глобально осредненной температуры на 1 - 2 градуса, ее применение полностью оправдано. Многие элементы данного метода гармонизации климатических прогнозов были рекомендованы Межправительственой группой экспертов по климату и использованы при подготовке ее второго отчета /170, 198/. С целью сохранения приемственности оценок последствий изменения климата, в данном исследовании гармонизация климатических прогнозов была основана на тех же значениях калибровочных переменных, которые были использованы МГЭИК. В

частности, чувствительность климата была принята равной 2,5 градусам. Изменения средней годовой глобально осредненной температуры воздуха рассчитывались при помощи простой одномерной климатической модели в сочетании с прогнозом изменения эквивалентной концентрации углекислого газа IS92a /301/. Согласно результатам такого расчета, увеличение средней годовой глобально осредненной температуры воздуха к 2020 и 2050 году по сравнению с 1990 годом составит, соответственно, около 0,5 и 1,2 градуса /170/.

Для сравнения были выбраны следующие прогнозы климата.

Результаты расчетов установившегося климата при удвоении концентрации углекислого газа по трем равновесным моделям общей циркуляции атмосферы: GFDL /295/, GISS /178/, и UKMO /305/.

Результаты расчетов климата для середины следующего столетия (2050 год) при помощи транзитивных моделей общей циркуляции атмосферы совместно с наиболее вероятным сценарием изменения эквивалентной концентрации углекислого газа в атмосфере, GFDL89 /223, 224/, ЕСНАМ1-А /155/, UKTR /245, 246/.

Данные палеоклиматических реконструкций трех прошедших теплых эпох: климатического оптимума голоцена, микулинского (рисс-вюрмского) межледниковья и климатического оптимума плиоцена.

Для проведения сравнения все прогнозы были пронормированы так, чтобы они соответствовали увеличению глобально осредненной средней годовой температуры воздуха на 1 градус, помимо этого они были приведены к единой регулярной географической сетке с шагом 5 градусов по широте и долготе. Данные палеореконструкций, имевшиеся в виде прогностических карт с нанесенными на них изолиниями аномалий температуры воздуха для теплого и холодного периодов года, а также годового количества осадков, были проинтерполированы в узлы той же регулярной сетки и аналогичным образом нормированы.

Сравнение прогнозов изменения климата проводилось следующим образом. Ожидаемые при глобальном потеплении на 1 градус отклонения температуры воздуха и осадков от их современных значений рассматривались как реализации случайных величин, общее число таких реализаций для каждого узла единой пространственной сетки было равно 9, в соответствии с количеством имеющихся прогнозов. В каждом узле сетки были рассчитаны коэффициенты вариации по формуле:

Ji^py

p V '=1

<=-=- * 100 (1.1)

p

где cv" - коэффициент вариации (в процентах) параметра р, р \ - i-ая реализация

параметра р, а р - его среднее значение. В качестве параметров р использовались ожидаемые отклонения температуры воздуха и осадков, осредненные за зимний (декабрь, январь, февраль) и летний (июнь, июль, август) период.

На рисунке 1.5 показано распределение полученных таким образом коэффициентов вариации ожидаемого изменения температуры воздуха для зимы (рис. 1.5 а) и лета (рис. 1.5 б). Видно, что в области высоких широт северного полушария различные прогнозы дают более схожие оценки изменения температуры воздуха, чем в остальных регионах мира. Коэффициент вариации не превышает 50%, а во многих случаях находится в пределах 25% - 30%, что можно считать достаточно неплохим результатом, если принять во внимание, что в сравнении участвовали сценарии изменения климата, полученные как в результате расчетов по моделям общей циркуляции атмосферы, так и при помощи палео реконструкций. Между этими двумя группами прогнозов имеются расхождения, заметно превосходящие различия внутри каждой из групп. Палеореконструкции свидетельствуют о том, что в прошедшие теплые эпохи градиент температуры экватор - полюс был относительно небольшим за счет того, что в высоких широтах температура воздуха была значительно выше, чем в современный период. Физическое обоснование этого связано со значительно меньшей площадью распространения морских полярных льдов, увеличивающих альбедо в высоких широтах. Модели общей циркуляции также предсказывают более заметное потепление в высоких широтах, хотя и не такое сильное, как палеореконструкции, что и является основной причиной расхождений между двумя группами методов.

Для иллюстрации этих различий на рисунке 1.6 показаны нормированные на 1 градусное потепление региональные изменения температуры воздуха, полученные при помощи трех равновесных моделей общей циркуляции (GFDL, GISS и UKMO), и осредненных по трем теплым периодам палеореконструкций. На рисунке показаны лишь те из узлов сетки, которые попадают на континенты. Видно, что равновесные модели неплохо согласуются друг с другом (а также и с транзитивными моделями, не показанными на рисунке), однако между модельными и палеоклиматическими прогнозами имеются заметные различия, в частности палеореконструкции предсказывают более сильное потепление высоких широт, до 3.5 градусов при увеличении глобально осредненной температуры на 1 градус, в то время как модельные оценки дают не более 1,5-2 градусов, что с учетом

А

Б

О 25 50 75 >75

Рис. 1.5. Коэффициенты вариации (%) прогнозов температуры воздуха, полученных различными методами, для зимних (А) и летних (Б) месяцев.

икмо

Осредненные палеореконструкции

0 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.5 3.5

1

Рис. 1.6. Модельные и палеоклиматические прогнозы изменения температуры воздуха при глобальном потеплении на 1 °С.

современных климатических трендов, по-видимому, является более вероятной величиной. Примечательно, что если не учитывать результаты палео реконструкций, то различия между прогнозами изменения температуры воздуха по моделям общей циркуляции атмосферы будут составлять в области высоких широт северного полушария не более 20% - 25%.

Таблица 1.3. Коэффициенты корреляции прогнозируемых аномалий зимних (над диагональю) и летних(под диагональю) температур воздуха.

А. Для Земли в целом

Плиоцен Рисс-Вюрм Голоцен ОРБЬ икмо

Плиоцен 1.00 0.84 0.75 0.57 0.55 0.67

Рисс-Вюрм 0.89 1.00 0.79 0.61 0.60 0.70

Голоцен 0.92 0.78 1.00 0.74 0.49 0.61

ОРБЬ 0.60 0.52 0.68 1.00 0.63 0.71

0.41 0.28 0.49 0.80 1.00 0.75

икмо 0.51 0.41 0.60 0.79 0.69 1.00

Б. Для океанов

Плиоцен Рисс-Вюрм Голоцен ОРБЬ икмо

Плиоцен 1.00 0.79 0.79 0.65 0.40 0.58

Рисс-Вюрм 0.90 1.00 0.76 0.70 0.44 0.65

Голоцен 0.95 0.81 1.00 0.77 0.34 0.55

вРБЬ 0.72 0.63 0.77 1.00 0.68 0.74

ОКБ 0.56 0.45 0.65 0.88 1.00 0.72

икмо 0.70 0.59 0.76 0.83 0.78 1.00

В. Для всех континентов

Плиоцен Рисс-Вюрм Голоцен ОРБЬ ОКБ икмо

Плиоцен 1.00 0.88 0.73 0.48 0.70 0.78

Рисс-Вюрм 0.85 1.00 0.87 0.5 0.78 0.77

Голоцен 0.80 0.69 1.00 0.68 0.78 0.77

ОРБЬ -.04 0.10 0.14 1.00 0.54 0.65

-0.35 -0.40 -0.37 0.08 1.00 0.73

икмо -0.34 -0.19 -0.19 0.51 0.15 1.00

Показанные на рисунке 1.6 прогнозы изменения климата были подвергнуты корреляционному анализу, в ходе которого были рассчитаны коэффициенты корреляции между различными парами прогнозов 161. Такие расчеты проводились

и ранее. Так, проводились расчеты коэффициентов корреляции прогнозов по трем равновесным моделям общей циркуляции атмосферы и по трем палеоклиматическим аналогам /53/. В работе Шабаловой и Селякова /116/ были проведены аналогичные расчеты только лишь для эмпирических палеоаналоговых прогнозов. Коэффициенты корреляции прогнозов температуры воздуха приведены в таблице 1.3. В отличие от ранее выполненных работ, здесь представлены величины по отдельности для океанов и континентов. Величины над диагональю относятся к зимнему периоду, под диагональю к летнему. Приведенные в таблице данные свидетельствуют о наличии достаточно тесных корреляций как в группе палеоаналоговых прогнозов, так и в группе прогнозов, полученных при помощи моделей общей циркуляции атмосферы, при этом между прогнозами, взятыми из различных групп корреляция ниже. Примечательно, что коэффициенты корреляции аномалии температуры над континентами ниже, чем над океанами. Надо при этом отметить, что поскольку имеющиеся палеоданные не позволяют с достаточно высокой точностью воспроизвести температуру воздуха над океанами, этот последний вывод можно с уверенностью распространить лишь на результаты, полученные с использованием моделей общей циркуляции.

Обращает на себя внимание тот факт, что корреляции летних температур над континентами, прогнозируемых при помощи метода палеореконструкций и моделей общей циркуляции, отрицательны. Это свидетельствует о недопустимости составления комбинированных прогнозов, формально сочетающих элементы обоих подходов, а также о том, что требуются независимые данные для оценки возможного в будущем изменения температуры воздуха над континентами в летний период.

Помимо температуры воздуха, климатические прогнозы дают также оценки ожидаемого изменения атмосферных осадков, однако в настоящее время едва ли можно говорить об их приемлемой достоверности. В особенности это относится к расчетам по моделям общей циркуляции атмосферы, различия между которыми настолько велики, что предсказываемые изменения осадков имеют иногда противоположные знаки, в то время как все палеореконструкции свидетельствуют об увеличении увлажнения континентов при потеплении /47/. На рисунке 1.7 показаны нормированные на 1-градусное потепления прогнозы изменения годового количества осадков для нескольких моделей общей циркуляции атмосферы, значительные расхождения между которыми свидетельствуют о необходимости продолжения исследований в этом направлении.

Выводы, сделанные относительно неопределенности прогноза осадков, значительно затрудняют оценку многих последствий изменений климата. В

особенности это относится к процессам, непосредственно зависящим от режима увлажнения, таким, например, как сельскохозяйственное производство. Применительно к проблеме воздействия изменения климата на криолитозону прогноз осадков необходим главным образом для расчета мощности снежного покрова и отепляющего влияния, которое он оказывает на почву в холодный период года. Для того, чтобы оценить насколько существенны неопределенности прогнозов в контексте данной проблемы, была определена чувствительность термического режима почвы к изменению зимних осадков. С этой целью при помощи простой полуэмпирической модели была рассчитана средняя годовая температура почвы для климатических условий, соответствующих современному региональному распределению температуры воздуха и различным режимам осадков. Модель была основана на предположении о том, что изменения температуры почвы под снегом повторяют с некоторым запаздыванием ход температуры воздуха, но с меньшей амплитудой, которая рассчитывается исходя из параметров снежного покрова и продолжительности холодного периода /18/. Подробнее модель будет описана в главе 3. На рисунке 1.8 показаны результаты расчета, выполненного с использованием компилятивного сценария осадков, составленного путем выбора для каждого региона наибольшей величины их ожидаемого изменения по различным прогнозам климата 2050 года.

Из предшествующих исследований достаточно хорошо известно, что роль снежного покрова в формировании термического режима почвы в холодный период года весьма велика /64, 100/. В особенности это относится к северным регионам с продолжительным снежным периодом. Можно было бы ожидать, что имеющаяся неопределенность прогноза осадков не позволит получить достаточно точную оценку изменения термического режима почвы и вечной мерзлоты при потеплении. Однако результаты расчетов, представленные на рисунке 1.8, свидетельствуют о том, что даже наибольшее из всех сценариев изменение осадков оказывает незначительное отепляющее влияние на почву, в целом изменяя ее температуру не более чем на несколько десятых долей градуса. Происходит это в силу того, что одновременно действуют два фактора, оказывающие противоположное влияние: увеличение интенсивности осадков, в том числе зимних, и сокращение продолжительности снежного периода. Анализ наблюдений на территории бывшего СССР свидетельствует о том, что в зоне умеренного климата второй из названных факторов играет более значительную роль, в результате чего в настоящее время при общей тенденции увеличения осадков происходит уменьшение средней толщины снежного покрова, что, по-видимому, сохранится и в будущем /94/. В области высоких широт увеличение осадков может более

сильно отразиться на снежном покрове, в особенности там, где современная норма зимних осадков очень низкая. К таким районам, в частности, относятся некоторые области центральной Якутии. Очевидно, что увеличение осадков в условиях якутского антициклона даже на 20 - 30 мм за зиму приведет к заметному увеличению высоты снежного покрова и отразится на температуре почвы. Однако даже в этих весьма специфичных условиях максимальный эффект влияния осадков на среднегодовую температуру почвы при глобальном потеплении на 1 градус будет в пределах нескольких десятых долей градуса, в то время как увеличение среднегодовой температуры воздуха в этих регионах может достигать 2-х градусов, а зимней температуры 2.5 - 3 градусов. Надо также учитывать, что этот максимальный эффект влияния зимних осадков на температуру почвы имеет место лишь в крайне холодных континентальных регионах, где масштабы ожидаемого в ближайшие десятилетия потепления недостаточны для того, чтобы изменить принципиальным образом почвенный климат, или же привести к деградации вечной мерзлоты. Хотя температура почвы и увеличится, она по-прежнему будет оставаться отрицательной и очень низкой.

Эти оценки позволяют утверждать, что хотя имеющиеся неопределенности прогноза атмосферных осадков и оказывают влияние на точность прогноза изменения температуры почвы, вызываемый ими эффект по крайней мере на порядок меньше прямого воздействия, оказываемого увеличением температуры воздуха. Это дает основание полагать, что несмотря на неопределенность прогноза режима осадков, можно ставить вопрос о количественных оценках геокриологических последствий предстоящего потепления, используя уже имеющийся уровень знаний о будущем климате. Очевидно, что основное влияние будут оказывать изменения температуры воздуха в области криолитозоны. По-видимому единственным надежным критерием оценки противоречащих в настоящее время друг другу прогнозов осадков могут служить современные эмпирические тренды, которые необходимо использовать при составлении наиболее вероятного прогноза изменения климата.

1.3. Ожидаемые изменения климата в области криолитозоны северного полушария в первой половине следующего столетия.

Важным критерием оценки достоверности существующих прогнозов изменения климата являются эмпирические данные по температуре воздуха и осадкам, полученные на сети метеостанций за период инструментальных измерений. На рисунке 1.9 приведена сглаженная средняя годовая глобально осредненная температура воздуха за последнее столетие, вертикальные столбцы

13.4

1840

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Рис. 1.9. Изменения средней годовой глобально осредненной температуры воздуха (°С) за период инструментальных измерений (в отклонениях от средней величины за период 1961 - 1990 годы).

показывают отклонение температуры в отдельные годы от среднего значения за период 1961 - 1990 годы. Из этих данных следует, что в последние 25-30 лет имеет место устойчивый тренд повышения температуры воздуха. Происходящее потепление имеет явно выраженный региональный и сезонный характер /198/. Наибольшее увеличение температуры воздуха наблюдается в умеренных и высоких широтах в зимний и весенний период, примечательно, что ночные температуры возрастают более заметно, чем дневные. В результате происходит уменьшение амплитуды температуры воздуха как в годовом, так и в суточном ходе, что необходимо учитывать при анализе возможных геокриологических последствий изменения климата. Важно также и то, что в области высоких широт заметно возросли осадки на континентах, в особенности зимние, формирующие снежный покров.

Поскольку арктические и субарктические регионы представляют особый интерес при прогнозировании предстоящих изменений климата, неоднократно предпринимались попытки разработать теоретические модели, ориентированные на детальное описание современного и будущего климата Арктики. В особенности большое внимание уделялось моделированию динамики морских льдов и покровного оледенения Гренландии, при этом использовались как полномасштабные модели общей циркуляции атмосферы /137, 154, 231, 287, 288, 305/, так и региональные модели климата /219, 269/. Из результатов, полученных при помощи полномасштабных моделей общей циркуляции атмосферы заслуживает внимания вывод о том, что эффект увеличения температуры воздуха при сокращении площади арктических льдов зимой оказывается значительно большим, чем летом, при этом происходит небольшое увеличение осадков во всем полярном регионе /154/. Практически все исследователи отмечают тот факт, что параметризации, используемые в моделях общей циркуляции атмосферы, часто неадекватно описывают процессы тепло и влагообмена между атмосферой и подстилающей поверхностью в области распространения вечной мерзлоты, и в частности в зоне арктической тундры, по этой причине при оценке достоверности прогнозов изменения климата в арктических регионах целесообразно ориентироваться на современные эмпирические тренды.

Основываясь на эмпирических данных для последних десятилетий, можно сделать вывод о том, что изменение температуры воздуха, в том числе и его региональное распределение, лучше описывается моделями общей циркуляции атмосферы, в то время как общая картина изменения атмосферных осадков соответствует тем выводам, которые были получены при помощи палео реконструкций, поскольку описание гидрологического цикла является одним из слабых звеньев моделей общей циркуляции атмосферы. В этой связи едва ли

следует приписывать сколько-нибудь высокую достоверность оценкам ожидаемого изменения осадков, получаемым при помощи расчетов по моделям, многие из которых предсказывают увеличение аридизации на большей части континентов при потеплении, в то время как палео данные для всех без исключения теплых эпох прошлого /52/ и современные эмпирические данные /201/ свидетельствуют об усилении увлажнения при потеплении.

Учитывая отмеченные выше обстоятельства, можно заметно конкретизировать оценки ожидаемого к середине следующего столетия изменения климата, приняв в качестве наиболее вероятного прогноза региональной картины температуры воздуха результаты расчетов по транзитивным моделям общей циркуляции атмосферы, а для прогноза осадков использовать данные палеоклиматических реконструкций. Для того, чтобы "привязать" прогнозы изменения температуры и осадков к 2050 году, необходимо их нормировать на ожидаемую к этому времени величину приращения средней годовой глобально осредненной температуры воздуха, которая по сравнению с 1990 годом согласно оценкам МГЭИК вероятнее всего составит около 1,2 градуса /170, 198/.

В последующих разделах будут описаны архивы современных климатических данных, охватывающие период с конца прошлого века до 1990-х годов (глава 4), и результаты анализа временных рядов измерений температуры воздуха, направленного на выявление корреляций и коэффициентов линейной связи региональных и глобальных изменений ее средних годовых значений (глава 5). Результаты такого анализа дают возможность провести проверку на современном эмпирическом материале предсказываемых различными прогнозами изменений температуры и осадков. Более подробно результаты такого сравнения будут обсуждаться в разделе 5.1. На рисунке 1.10 показаны наиболее вероятные модельные оценки изменения температуры воздуха к середине следующего столетия, в полной мере соответствующие выявленным по эмпирическим данным современным трендам и тенденциям развития потепления во внетропической области северного полушария. Ожидаемые отклонения температуры воздуха от ее нормы для 1990 года в зимний (рис. 1.10а) и летний (рис. 1.106) сезоны были получены при помощи транзитивной модели общей циркуляции атмосферы ЕСНАМ1-А /155/, которая отличается хорошей согласованностью внутренних и прогнозируемых параметров, и достаточно адекватно описывает наблюдаемую современную межгодовую изменчивость многих климатических переменных /171/.

-0.5 0 0.5 1.5 С.5 >2.5

Рис. 1.10. Прогноз изменения летней (А) и зимней (Б) температуры воздуха к 2050 году по модели ЕСНАМ1-А.

Как видно из рисунка 1.10а, в Северной Америке максимальные изменения зимней температуры воздуха, свыше 2.5 градусов, следует ожидать в центральной и восточной частях США вне области распространения вечной мерзлоты, и на западном побережье Аляски. По мере продвижения по арктическому побережью на восток прогнозируемое изменение зимней температуры уменьшается, достигая минимума в восточной части Аляски, где потепление будет весьма незначительным, не превышающим нескольких десятых долей градуса. На большей части канадской криолитозоны увеличение зимней температуры воздуха к 2050 году составит 0.5 - 1.5 градуса. Значительным, свыше 2.5 градусов, будет зимнее потепление на большей части Гренландии, при этом в районе Атлантики, примыкающем к югу Гренландии, будет происходить небольшое понижение температуры воздуха. Интересно, что вывод о похолодании в этом секторе Атлантики полностью подтверждается анализом современных эмпирических данных. Примечательно, что и в центральных районах Аляски возможно некоторое понижение зимней температуры воздуха, в пределах 0.5 градуса. Таким образом, в области криолитозоны северной Америки ожидаемое к середине следующего столетия увеличение зимней температуры воздуха будет максимальным вблизи западного побережья, чуть меньшим в восточной части и незначительным в центральной области.

В Евразии выделяются несколько областей, от северо-востока Скандинавского полуострова до Ямала, Таймыр, и протяженная область арктического побережья к востоку от Лены, где зимнее потепление будет превосходить 2.5 градуса. Значительным, от 1.5 до 2.5 градусов, будет увеличение зимней температуры на всей территории западной Сибири и на большей части Якутии.

В летний сезон в области криолитозоны увеличение температуры воздуха будет в целом несколько меньшим, чем в зимний (рис. 1.106). В Евразии температура воздуха увеличится на 1.5 - 2.5 градуса в европейской части, и несколько меньше, на 0.5 - 1.5 в азиатской. В Северной Америке картина будет принципиально иная, поскольку на большей части Аляски летнее потепление будет незначительным, а на юге Аляски возможно даже небольшое уменьшение температуры воздуха в пределах нескольких десятых долей градуса. В северной части Канады и на арктических островах увеличение летней температуры воздуха будет относительно небольшим, порядка 0.5 - 1.0 градуса, в то время как к югу от Гудзонова Залива, приблизительно в области южной границы криолитозоны, летнее потепление будет более значительным, около 1.5 - 2.5 градусов, что будет способствовать быстрому протаиванию островов вечной мерзлоты.

Прогноз атмосферных осадков можно дать лишь на качественном уровне, оценив, используя данные реконструкций теплых периодов прошлого, возможное изменение их годового количества. Такая оценка, полученная для условий увеличения средней годовой глобально осредненной температуры воздуха на 1.2 градуса, дает увеличение годового количества осадков на 50 - 100 мм /52/.

Подводя итог проведенному сравнению прогнозов потепления, необходимо отметить, что для многих практических задач, связанных с оценкой последствий изменения климата, требуются ответы на два основных вопроса:

- какова будет величина и региональное распределение изменения температуры воздуха, ожидаемого в ближайшие несколько десятилетий;

- существенно ли будет изменение режима атмосферных осадков.

Рассмотренные прогнозы потепления в значительной степени отвечают на вопрос о том, каковы будут региональные особенности ожидаемого изменения климата, главной среди которых является более сильное потепление высоких широт по сравнению с остальными регионами мира. Этот общий вывод подтверждается всеми имеющимися прогнозами. Применительно к изучению геокриологических последствий потепления примечателен тот факт, что на большей части криолитозоны зимние температуры возрастут заметно больше, чем летние, в результате чего уменьшится амплитуда ее годовых колебаний. Кроме того, произойдет сокращение продолжительности холодного периода. В результате этого может возникнуть необходимость модификации некоторых из применяемых в геокриологии моделей, основанных на использовании полуэмпирических соотношений между двумя этими важнейшими характеристиками климата и параметрами термического режима вечной мерзлоты, справедливость которых была установлена для существовавших в течение продолжительного времени относительно стационарных климатических условий.

Рассмотренный прогноз вероятного изменения температуры воздуха не оставляет сомнений в том, что в ближайшие несколько десятилетий за счет потепления в высоких широтах произойдут значительные изменения криолитозоны, в особенности на территории Евразии. Прежде всего изменения проявятся в увеличении толщины слоя сезонного протаивания и увеличении температуры почвы, которое в скором времени приведет к сокращению площади вечной мерзлоты. Эти проблемы, достаточно попятные на качественном уровне, требуют тщательного количественного анализа, который будет проведен в последующих главах.

Как было показано в предшествующих разделах, неопределенность прогноза осадков не сказывается критическим образом на качестве прогноза температурного режима почвы в области криолитозоны. Изменения снежного покрова будут в

большинстве случаев относительно невелики и обусловленное ими тепловое воздействие на почву будет значительно меньшим, чем прямой эффект от увеличения температуры воздуха. Однако для изучения гидрологических последствий потепления, прогноза влажности почвы и многих зависящих от нее процессов требуется более определенная информация о будущем режиме осадков, что свидетельствует о необходимости продолжения исследований в этом направлении. Поскольку едва ли следует ожидать в ближайшие годы значительного улучшения достоверности долговременных прогнозов изменения осадков, получаемых путем расчетов по моделям теории климата, перспективным направлением исследований является анализ современных эмпирических данных и выделение тенденций и устойчивых трендов изменения осадков для различных климатических условий.

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Анисимов, Олег Александрович

Заключение и основные выводы.

Современное потепление, обусловленное антропогенными факторами, превысило границы естественной изменчивости климата. Последние годы были самыми теплыми за весь период инструментальных наблюдений, и не вызывает сомнений тот факт, что в последующие десятилетия потепление будет усиливаться, поскольку в основе этого процесса лежит физически ясный механизм - увеличение радиационного воздействия на поверхность Земли, вызываемое ростом концентрации парниковых газов.

Факторы, уменьшающие парниковый эффект, такие как сульфатный аэрозоль, хотя и оказывают определенное влияние на климат, не в состоянии сколько-нибудь заметным образом изменить развитие потепления, и тем более не могут остановить его. Это же можно сказать и относительно политических мер, предпринимаемых правительствами государств, подписавших Рамочную Конвенцию ООН, с целью уменьшить промышленные выбросы углекислого газа в атмосферу. Ограниченность таких мер очевидна, поскольку невозможно за короткий срок полностью перестроить всю мировую экономику, и даже при строгом выполнении всех условий Рамочной Конвенции стабилизация, и, возможно, снижение атмосферной концентрации углекислого газа может произойти лишь по прошествии времени, измеряемого десятилетиями. Таким образом, дальнейшее потепление в течение нескольких десятилетий неизбежно, и следует знать, к каким последствиям оно может привести.

Все прогнозы климата сходятся в том, что потепление будет наиболее сильным в высоких широтах северного полушария, на это же указывают современные эмпирические данные. Очевидно, что и последствия потепления будут в первую очередь проявляться в арктической и суб-арктической областях.

Многие последствия потепления климата в области высоких широт северного полушария в большей или меньшей степени зависят от того, как прореагирует на изменение климата вечная мерзлота. Геокриологические последствия потепления можно с достаточно высокой надежностью предсказать, если имеются детальные прогнозы климата и модели, связывающие основные процессы в области криолитозоны с климатическими параметрами.

Даже при наличии необходимых моделей проведение геокриологических расчетов является достаточно непростой задачей, поскольку каждый единичный расчет предваряет работа по сбору всей необходимой климатической и почвенной информации. Для проведения прогностических расчетов необходимо также иметь прогноз изменения климата, если же речь идет о составлении прогностических карт последствий потепления в области криолитозоны, необходимо иметь всю требуюмую информацию в узлах регулярной достаточно мелкой сетки. Поскольку данные о современном климате постоянно пополняются, уточняются прогнозы изменения температуры и осадков, для изучения последствий потепления целесообразна разработка информационной системы и постоянное ее пополнение новыми данными, что позволило бы автоматизировать многие трудоемкие операции при проведении расчетов. Такая система была разработана и применена для оценки важнейших последствий изменения климата в области высоких широт северного полушария, ожидаемых в первой половине следующего столетия.

Уже на первом этапе анализа прогнозов изменения климата выяснилось, что желательно их уточнение и пространственная детализация. Для детализации прогнозов был разработан метод, основанный на использование современных норм температуры воздуха и осадков в узлах регулярной пространственной сетки, совместно с прогнозируемыми при помощи моделей общей циркуляции атмосферы аномалиями этих величин. Для проверки прогнозов были использованы современные ряды наблюдений, при помощи которых были оценены тренды температуры воздуха, послужившие эмпирическим критерием оценки модельных сценариев изменения климата. В итоге удалось из всего многообразия прогнозов климата выбрать один, наилучшим образом согласующийся с современными эмпирическими трендами.

Основные новые результаты, полученные с использованием разработанной автоматизированной информационной системы, и выводы, которые можно сделать на их основе, сводятся к следующему:

1. Проведенный анализ временных рядов температуры воздуха и осадков на метеостанциях северного полушария за последние 35 лет указывает на то, что в ряде регионов Евразии и Северной Америки наблюдаются высокие корреляции между аномалиями температур воздуха, измеренных на станциях, и средней годовой глобально осредненной температурой воздуха. К таким регионам относится северо-восток и центральная часть Северной Америки, вся азиатская часть бывшего СССР, северные районы Китая и Монголии. В этих районах коэффициент корреляции региональной и глобальной температуры воздуха имеет значения от 0,8 и выше. Меньшие значения, от 0,6 до 0,7, коэффициент корреляции имеет в Центральной и Южной части европейской территории бывшего СССР. В Западной Европе значимые корреляции отсутствуют. Это указывает на то, что на климат Западной Европы глобальные климатические процессы оказывают не такое сильное влияние, как региональные и зональные факторы (Гольфстрим, Альпы).

2. Аналогичный анализ, проведенный для атмосферных осадков, не выявил сколько-нибудь значимых закономерностей их связи с глобально осредненной температурой воздуха.

3. При наличии сильных корреляций региональных и глобальной температуры воздуха можно дать статистический прогноз ее изменения на период в 2-3 десятилетия. Согласно такому прогнозу, увеличение средней годовой температуры воздуха на территории всей современной криолитозоны будет в 5-6 раз превосходить среднюю глобальную величину. Хотя более сильное потепление высоких широт по сравнению с остальными регионами мира следует из всех прогнозов, полученная по эмпирическим данным величина заметно превышает оценки моделей общей циркуляции атмосферы, и более соответствует картине пространственного распределения потепления, которую дают палеоклиматические реконструкции.

4. Несомненным следствием потепления будет заметное сокращение площади распространения вечной мерзлоты, которая к середине следующего столетия уменьшится в северном полушарии на 10%-15%, при этом сокращение площади криолитозоны в Евразии будет больше, чем в Северной Америке.

5. В результате потепления произойдет увеличение глубины сезонного протаивания в области криолитозоны, что может вызвать потерю устойчивости фундаментов в северных регионах и привести к неблагоприятным и опасным последствиям для инженерно-строительных и транспортных сооружений. Полученные оценки изменения температуры воздуха ДТв, почвы ДТП, и глубины сезонного протаивания кЪ для основных геокриологических районов приведены в таблице 6.1.

Список литературы диссертационного исследования доктор географических наук Анисимов, Олег Александрович, 1998 год

Литература

1. Анапольская J1.E., Гандин JI.C., 1973. Метеорологические факторы теплового режима зданий,- Л.: Гидрометеоиздат. - 176 с.

2. Анисимов O.A. 1986. Моделирование радиационного режима и фотосинтеза растительного покрова. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. - 35 с.

3. Анисимов O.A., 1996. Глобальное потепление и вечная мерзлота в северном полушарии. В кн.: Тезисы докладов научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнений природной среды,- Москва, Росгидромет. - 127 с.

4. Анисимов O.A., 1989. Об оценке чувствительности вечной мерзлоты к изменению глобального термического режима земной поверхности.- Метеорология и гидрология, №1, с.79-84.

5. Анисимов O.A., 1990. Оценка влияния ожидаемых изменений климата на режим вечной мерзлоты,- Метеорология и гидрология, №3, с.40-46.

6. Анисимов O.A., 1994. Оценка макроклимата криолитозоны Евразии и распространение вечной мерзлоты в условиях глобального потепления.- Метеорология и гидрология, №9, с. 12-19.

7. Анисимов O.A., 1988. К расчету статистической структуры радиационного поля в растительном покрове. В кн.: Исследование изменений климата и влагообо-рота. Труды ГГИ, вып. 330. - Л.: Гидрометеоиздат.- 151 с.

8. Анисимов O.A., 1988. Комплексная методика расчета радиационного режима неоднородной растительности.- Метеорология и гидрология, №1, с.48-55.

9. Анисимов O.A., 1987. Моделирование радиационного режима неоднородной растительности методом статистических испытаний. В кн.: Исследование влияния изменений окружающей среды и климата на продуктивность сельскохозяйственных культур. Труды ГГИ, вып. 327.- Л.: Гидрометеоиздат,- 160 с.

10. Анисимов O.A., 1987. О радиационном режиме неоднородного растительного покрова. В кн.: Вопросы мелиоративной гидрологии. Труды ГГИ, вып. 316. - Л.: Гидрометеоиздат,- 144 с.

11. Анисимов O.A., Скворцов М.Ю., 1989. О применении математических моделей для исследования влияния изменения климата на вечную мерзлоту.- Метеорология и гидрология, №9, с.98-103.

12. Анисимов O.A., Менжулин Г.В., 1981. К проблеме моделирования радиационного режима в растительном покрове,- Метеорология и гидрология, №10, с.88-93.

13. Анисимов O.A., Менжулин Г.В., 1985. К статистической теории радиационного поля в растительности,- Метеорология и гидрология, №10, с.94-99.

14. Анисимов O.A., Менжулин Г.В., 1983. О статистических закономерностях переноса радиации в неоднородной растительности.- Метеорология и гидрология, №7, с.61-66.

15. Анисимов O.A., Нельсон Ф.Е., 1997. Влияние изменения климата на вечную мерзлоту в Северном полушарии,- Метеорология и Гидрология, №5, с.71-80.

16. Анисимов O.A., Нельсон Ф.Е., 1997. Моделирование распространения вечной мерзлоты в условиях изменения климата: применение результатов балансовых и транзитивных расчетов по моделям общей циркуляции атмосферы. В кн.: Тезисы докладов международной конференции "Проблемы криосферы Земли".-Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН,- 312 с.

17. Анисимов O.A., Нельсон Ф.Э., 1993. Зональность криолитозоны России в условиях аптропотенного изменения климата.- Метеорология и гидрология, №10, с.87-93.

18. Анисимов O.A., Нельсон Ф.Э., 1990. О применении математических моделей для исследования взаимосвязи климат-вечная мерзлота.- Метеорология и гидрология, №10, с. 13-19.

19. Анисимов O.A., Поляков В.Ю., Нельсон Ф.Е., 1997. Геокриологическая информационная система северного полушария и ее применение для оценки последствий изменения климата в области вечной мерзлоты. В кн.: Тезисы докладов международной конференции "Проблемы криосферы Земли".- Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. -312 с.

20. Анисимов O.A., Чугунов В.А., 1987. К вопросу о радиационном режиме тростниковых сообществ дельты реки Или. В кн.: Исследование влияния изменений окружающей среды и климата на продуктивность сельскохозяйственных культур. Труды ГГИ, вып. 327.- JI.: Гидрометеоиздат. -160 с.

21. Аристова J1.H., 1976. Описание архива климатических данных на магнитных лентах ЭВМ М-222,- Обнинск: Тип. ВНИИГМИ-МЦД,- 62 с.

22. Асатуров M.JL, 1993. Климатические последствия крупных вулканических извержений,- Метеорология и Гидрология, №8, с.48-54.

23. Багров А.Н., Гордин В.А., Локтионов Е.А., Ачан Н.Ю., 1993. Контроль и архивация в Росгидрометцентре глобальных данных о приземной температуре воздуха,- Метеорология и Гидрология, №2, с. 18-26.

24. Балобаев В.Т., 1974. Термический режим почв и горных пород, формирование мерзлой зоны и ее деградация. В кн.: Общее мерзлотоведение.- Новосибирск: Наука.

25. Баранов И.Я., 1965. Принципы геокриологического (мерзлотного) районирования области многолетнемерзлых пород.- М.: Наука. -178с.

26. Батырева О.В., Вильфанд P.M., Ликиянова Л.Е., Тищенко В.А., 1995. Прогноз хода внутримесячной аномалии температуры для европейской территории России и Западной Сибири,- Метеорология и Гидрология, №12, с.20-31.

27. Баулин В.В., 1985. Многолетнемерзлые породы нефтегазоносных районов СССР,- М.: Недра,- 175 с.

28. Баулин В.В., Величко A.A., Данилова Н.С., 1983. История развития многолетнемерзлых пород на территории СССР. В кн.: Проблемы геокриологии,- М: Наука. - 215 с.

29. Баулин В.В., Данилова Н.С., Суходольская Л.А., 1981. История развития многолетнемерзлых пород на территории СССР и методы ее изучения. В кн.: История развития многолетнемерзлых пород Евразии,- М.: Наука. - 180 с.

30. Баулин В.В., Чеховский А.Л., 1981. Палеогеографические реконструкции плейстоцена на основе ислледования многолетнемерзлых толщ. В кн.: Проблемы геокриологии,- М.: Наука. - 215 с.

31. Баулин В.В., Чеховский А.Л., Суходольский С.Е., 1981. Основные этапы развития многолетнемерзлых пород северо-востока Европейской части СССР и Западной Сибири. В кн.: История развития многолетнемерзлых пород Евразии.-М.: Наука. - 180 с.

32. Баулин В.В., Шуткин А.Е., Данилова Н.С., 1970. Новые данные о строении многолетнемерзлых пород в низовьях р. Вилюй.- Известия АН СССР, сер. Географическая, №1, с.75-82.

33. Бойко А.П., Замараев А.Г., Харчевская Н.Ф., 1994. Параметрическая модель как средство контроля влагозапасов метрового слоя почвы и восстановления пропущенных данных.- Метеорология и Гидрология, №10, с. 105-115.

34. Болин Б., 1989, /Ред./. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы." Л.: Гидрометеоиздат. - 555 с.

35. Борзенкова И.И., 1992. Изменение климата в кайнозое.- Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат,- 247 с.

36. Борзенкова И.И., Зубаков В.А., Лапенис А.Г., 1992. Реконструкции глобального климата теплых эпох прошлого.- Метеорология и Гидрология, №8, с.25-37.

37. Борзенкова И.И., Брук С.А., 1989. О влиянии вулканических извержений на изменение климата в позднеледниковье-голоцене. В кн.: Исследование изменений климата и влагооборота. Труды ГГИ, вып. 347.- Л.: Гидрометеоиздат,- 112 с.

38. Брагина Н.М., 1989. Сельское хозяйство: устойчивость экосистем и урожай.* Приложение к журналу "Мировая экономика и международные отношения", с.82-88.

39. Будыко М.И., 1992. Точность оценок климатических условий будущего.-Метеорология и Гидрология, №5, с.5-13.

40. Будыко М.И., 1991. Аналоговый метод оценки предстоящих изменений климата.- Метеорология и гидрология, № 4, с. 84-94.

41. Будыко М.И., 1972. Влияние человека на климат.- Л.: Гидрометеоиздат,-

47 с.

42. Будыко М.И., 1974. Изменение климата.- Л.: Гидрометеоиздат,- 280 с.

43. Будыко М.И., 1980. Климат в прошлом и будущем.- Л.: Гидрометеоиздат,- 351 с.

44. Будыко М.И., 1976. Современное изменение климата.- Л.: Гидрометеоиздат,- 286 с.

45. Будыко М.И., 1988. Климат конца 20 века.- Метеорология и Гидрология, №10, с.5-24.

46. Будыко М.И., Ефимова H.A., Лугина K.M., 1993. Современное потепление." Метеорология и Гидрология, №7, с.29-34.

47. Будыко М.И., Борзенкова И.И., Менжулин Г.В., Селяков К.И., 1992. Предстоящие изменения климата,- Известия АН СССР, сер. Географическая, №4, с.36-52.

48. Будыко М.И., Голицин Г.С., Израэль Ю.А., 1986. Глобальные климатические катастрофы.- Л.: Гидрометеоиздат,- 156 с.

49. Будыко М.И., Гройсман П.Я., 1991. Ожидаемые изменения климата к 2000 году.- Метеорология и гидрология, №4, с.84-94.

50. Будыко М.И., Гройсман П.Я., 1989. Потепление восьмидесятых годов.-Метеорология и гидрология, №3, с.5-10.

51. Будыко М.И., Ефимова H.A., Локшина И.Ю., 1989. Ожидаемые антропогенные изменения глобального климата,- Известия АН СССР, сер. Географическая, №2, с.45-55.

52. Будыко М.И., Израэль Ю.А., 1987, /Ред./. Антропогенные изменения климата.- Л.: Гидрометеоиздат,- 406 с.

53. Будыко М.И., Израэль Ю.А., Маккракен М.С., Хект А.Д., 1991, /Ред./. Предстоящие изменения климата.- Л.: Гидрометеоиздат.- 270 с.

54. Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин А.Л., 1985. История атмосферы,- Л.: Гидрометеоиздат,- 209 с.

55. Величко A.A., 1973. Природный процесс в плейстоцене.- М.: Наука,- 256

с.

56. Величко A.A., 1973. Палеогеография Европы в верхнем плейстоцене: реконструкции и модели,- М.: Наука,- 135 с.

57. Величко A.A., 1985. Эмпирическая палеоклиматология (принципы и степень точности). В кн.: Методы реконструкции палеоклиматов,- М.: Наука.-220 с.

58. Величко A.A., Нечаев В.П., 1992. К оценке динамики вечной мерзлоты северной Евразии в условиях глобального изменения климата.- Известия РАН, сер. Географическая, №3, с.667-671.

59. Вильд Г.И., 1882. О температуре воздуха в Российской империи. Вып. 2, ч. IV.- Санкт-Петербург.- 359 с.

60. Винников К.Я., Лемешко H.A., Сперанская H.A., 1990. Влажность почвы и сток во внетропической зоне северного полушария при глобальном потеплении.-Метеорология и Гидрология, №3, с.5-10.

61. Воейков А.И., 1952. Кругооборот тепла в оболочке земного шара. В кн.: Избранные сочинения. Т. 1,- М.: Издательство АН СССР.- 315 с.

62. Воейков А.И., 1949. Снежный покров, его влияние на почву, климат и погоду, способы исследования. В кн.: А.И. Воейков. Избранные сочинения. Т. 2.-Москва-Л.: Изд. Ан СССР.- 285 с.

63. Втюрин Б.И., 1975. Подземные льды СССР.- М.: Наука. - 165 с.

64. Гаврилова М.К., 1978. Климат и многолетнее промерзание горных пород,- Новосибирск: Наука,- 212 с.

65. Гаврилова М.К., 1981. Современный климат и вечная мерзлота на континентах,- Новосибирск: Наука,- 112 с.

66. Гордин В.А., 1994. Об обратной интерполяции осредненных значений применительно к климатической информации,- Метеорология и Гидрология, №11, с.110-114.

67. Гречищев С.Е., 1997. Прогноз оттаивания и распределения вечной мерзлоты и изменения криогенного растрескивания грунтов на территории России при потеплении климата.- Криосфера Земли, №1, с.59-65.

68. Гричук В.П., 1985. Реконструкция скалярных климатических показателей по флористическим материоалам и оценка ее точности. В кн.: Методы реконструкции палеоклиматов.- М.: Наука.- 180 с.

69. Груза Г.В., Ранькова Э.Я., Семенюк Е.А., 1993. Пространственная корреляция приземных метеорологических полей Северного Полушария.- Метеорология и Гидрология, №8, с.22-27.

70. Дроздов O.A., 1994. О неустойчивости статистических связей в метеорологии.- Метеорология и Гидрология, №1, с. 100-104.

71. Дроздов O.A., 1988. О необходимости учета возможных различий генезиса климатических явлений для оценки современных изменений климата. В кн.: Исследование изменений климата и влагооборота. Труды ГГИ, вып. 330- J1.: Гидро-метеоиздат.- 151.

72. Дучков А.Д., Балобаев В.Т., Девяткин В.Н., Ан В.В., Соколова Л.С., 1995. Геотермическая модель криолитозоны Западной Сибири.- Геология и геофизика,36, №8, с.72-81.

73. Ершов Э.Д., Кондратьева К.А., Зайцев В.Н., 1997. Геокриологическая карта бывшего СССР масштаба 1:2 500 000 и ее значение при изучении и освоении криолитозоны. В кн.: Тезисы докладов международной конференции "Проблемы криологии Земли".- Пущино: ПНЦ РАН.- 312 с.

74. Ефимова H.A., Байкова И.М., 1994. Влияние потепления зимних сезонов на расход топлива.- Метеорология и Гидрология, №5, с.91-93.

75. Ефимова H.A., Байкова И.М., Лаперье B.C., 1992. Влияние потепления климата на режим отопления зданий.- Метеорология и Гидрология, №12, с.95-98.

76. Золотов И.И., 1995. Климатические данные для проектных теплотехнических расчетов,- Метеорология и Гидрология, №3, с. 105-110.

77. Зубаков В.А., Борзенкова И.И., 1983. Палеоклиматы позднего кайнозоя.-Л.: Гидрометеоиздат.- 214 с.

78. Зукерт Н.В., Замолодчиков Д.Г., 1997. Изменение температуры воздуха и осадков в тундровой зоне России,- Метеорология и гидрология, №8, с.45-51.

79. Кароль И.Л., 1996. Оценки характеристик относительного вклада парниковых газов в глобальное потепление климата.- Метеорология и Гидрология, №11, с.5-12.

80. Кароль И.Л., Селяков К.И., Турчинович И.Е., 1992. Изменение химического состава атмосферы в XXI столетии.- Метеорология и Гидрология, №5, с. 1424.

81. Кароль С.И., Покровский О.М., 1994. О многоэлементном контроле метеорологической информации.- Метеорология и Гидрология, №12, с.24-33.

82. Кельчевская Л.С., 1983. Влажность почв европейской части СССР,- Л.: Гидрометеоиздат. - 180 с.

83. Климанов В.А., 1982. Климат Восточной Европы в климатический оптимум голоцена (по данным палинологии). В кн.: Развитие природы территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене.- М.: Наука. - 212 с.

84. Клименко В.В., Климанов В.А., Кожаринов A.B., Федоров М.В., 1996. Глобальный климат и тысячелетний тренд температур в позднеледниковье и голоцене,- Метеорология и Гидрология, №7, с.26-35.

85. Коломеев М.П., Никонов С.А., Сороковикова О.С., Хмелевцов С.С., 1993. Моделирование климатического отклика Северного полушария на извержение вулкана Пинатубо.- Метеорология и Гидрология, №4, с. 15-19.

86. Константинов А.Р., Зоидзе Е.К., Смирнова С.И., 1981. Почвенно-климатические ресурсы и размещение зерновых культур.- Л.: Гидрометеоиздат.-278 с.

87. Кудрявцев В.А., 1979, /Ред./. Методика мерзлотной сьемки.- М.: Издательство МГУ. - 280 с.

88. Кудрявцев В.А., 1978. Принципы геокриологического районирования.-Вестник МГУ, сер. Геологическая, №3, с. 11-24.

89. Кудрявцев В.А., Гарагуля JI.C., Кондратьева К.А., Меламед В.Г., 1974. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях.- М.: Наука,- 431 с.

90. Менжулин Г.В., Анисимов O.A., 1987. Диффузионно-кинетическая модель переноса газов при фотосинтезе и дыхании растений. В кн.: Исследование влияния изменений окружающей среды и климата на продуктивность сельскохозяйственных культур. Труды ГГИ, вып. 327.- Л.: Гидрометеоиздат.- 160 с.

91. Менжулин Г.В., Коваль JI.A., Анисимов O.A., 1987. Методы статистической теории радиационного режима неоднородной растительности. В кн.: Исследование влияния изменений окружающей среды и климата на продуктивность сельскохозяйственных культур. Труды ГГИ, вып. 327.- JL: Гидрометеоиздат.- 160 с.

92. Менжулин Г.В., Коваль JI.A., Николаев М.В., Савватеев С.П., 1987. Об оценках агроклиматических последствий современных изменений климата. В кн.: Исследование влияния изменений окружающей среды и климата на продуктивность сельскохозяйственных культур. Труды ГГИ, вып. 327.- Л.: Гидрометеоиздат,- 160.

93. Менжулин Г.В., Савватеев С.П., Коваль Л.А., Николаев М.В., 1987. Агроклиматические последствия современных изменений климата. В кн.: Проблемы агроклиматического обеспечения Продовольственной программы СССР. Сборник докладов Всесоюзного межведомственного семинара "Актуальные проблем- Л.: Гидрометеоиздат. - 176 с.

94. Мещерская A.B., Белянкина И.Г., Голод М.П., 1995. Мониторинг толщины снежного покрова в основной зернопроизводящей зоне бывшего СССР за период инструментальных наблюдений.- Известия Академии Наук, сер. Географическая, №3, с.101-110.

95. Мирвис В.М., Гусева И.П., Мещерская A.B., 1996. Тенденция изменения временных границ теплого и вегетационного сезонов на территории бывшего СССР за длительный период.- Метеорология и Гидрология, №9, с. 106-116.

96. Некрасов И.А., 1971. Криолитозона северного полушария Земли. В кн.: Геокриологические исследования.- Якутск: Якутское книжное издательство. - 180 с.

97. Николаев М.В., 1994. Современный климат и изменчивость урожаев.-Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат.- 199 с.

98. Павлов A.B., 1997. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз,- Криосфера Земли, №1, с.47-58.

99. Павлов A.B., 1975. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР.- Якутск: Якутское книжное издательство.- 301 с.

100. Павлов A.B., 1979. Теплофизика ландшафтов,- Новосибирск: Наука.-

282 с.

101. Павлов A.B., 1983, /Ред./. Теплофизические исследования криолитозоны Сибири,- Новосибирск: Наука. - 286 с.

102. Панников В.Д., Минеев В.Г., 1987. Погода, климат, удобрения и урожай.- М.: Агропромиздат,- 512 с.

103. Пармузин С.Ю., Шамонова И.И., 1985. Карты потенциального развития техногенного термокарста на севере Западной Сибири,- Инженерная Геология, №6, с.81-88.

104. Педь Д.А., 1975. О показателе засухи и избыточного увлажнения,- Труды Гидрометцентра СССР, вып. 156, с.33-47.

105. Педь Д.А., Садоков В.П., 1996. К составлению прогнозов аномалии средней месячной температуры воздуха с месячной заблаговременностью.- Метеорология и Гидрология, №1, с.23-26.

106. Пичугин Ю.А., 1996. Учет сезонных эффектов в задачах прогноза и контроля данных о приземной температуре воздуха,- Метеорология и Гидрология, №4, с.52-64.

107. Попов А.И., 1973. Генетическая система криогенных явлений и ее значение для палеогеографических реконструкций. В кн.: Палеокриология в четвертичной стратиграфии и палеогеографии,- М.: Наука. - 200 с.

108. Пуголовкин В.В., Степаненко С.Р., Шаймарданов М.З., 1996. О выявлении систематических ошибок в метеорологических архивах данных.- Метеорология и Гидрология, №1, с.58-67.

109. Рекомендации по прогнозу теплового состояния мерзлых грунтов,- М.: Стройиздат, 1989. - 72 с.

110. Романовский H.H., 1983. Подземные воды криолитозоны.- М.: Издательство МГУ. - 154 с.

111. Романовский H.H., 1977. Формирование полигонально-жильных структур.- Новосибирск: Наука. - 212 с.

112. Росс Ю.К., 1975. Радиационный режим и архитектоника растительного покрова,- Л.: Гидрометеоиздат,- 276 с.

113. Соломатин В.И., 1997. Пластовые льды и палеогеография. В кн.: Тезисы докладов международной конференции "Проблемы криологии Земли".- Пущино: ПНЦ РАН.- 312.

114. Хргиан А., 1937. Температура почвы и климат.- Метеорология и Гидрология, №7, с. 18-28.

115. Чернядьев В.П., Чеховский А.Л., 1993. Влияние потепления климата на вечную мерзлоту в России,- Известия РАН, сер. Географическая, №4, с. 65-74.

116. Шабалова М.В., Селяков К.И., 1993. Модель изменения региональных климатических характеристик, основанная на палеоклиматических данных.- Метеорология и гидрология, №7, с.35-43.

117. Яншин А.Л., Чесноков B.C., 1997. Потенциальные возможности изменения ведения сельского хозяйства в связи с глобальным потеплением климата.-Известия РАН, сер. географическая, №3, с. 15-22.

118. Ячевский Л.А., 1889. О вечномерзлой почве в Сибири (с картою).- Известия Императорского Русского географического общества,XXV, №5, с.341-351.

119. Akerman J., 1991. Aspects on the significance of climatic changes for the periglacial environment in northern Sweden.- Svensk Geografisk nrsbok,67, p. 176-187.

120. Alcamo J., 1994, /Ed./. IMAGE 2.0: Integrated Modelling of Glocal Climate Change.- Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 318 c.

121. Anisimov O. A., 1989. Changing climate and permafrost distribution in the Soviet Arctic.- Physical Geography, 10, №3, p.285-293.

122. Anisimov O. A., Nelson F. E., 1996. Permafrost and global warming: strategies of adaptation. In book: Adaptating to Climate Change: Assessment and Issues.- New York: Springer-Verlag.- 475.

123. Anisimov O. A., Nelson F. E., 1996. Permafrost distribution in the northern hemisphere under scenarios of climatic change.- Global and Planetary Change, v. 14, №1, p.59-72.

124. Anisimov O. A., Nelson F. E., 1997. Permafrost zonation and climate change: results from transient general circulation models.- Climatic Change, v.35, p.241-258.

125. Anisimov O. A., Shiklomanov N. I., Nelson F. E., 1997. Global warming and active-layer thickness: results from transient general circulation models.- Global and Planetary Change, v. 15, №3-4, p.61 -78.

126. Anisimov O., Menzhulin G., 1989. Changing climate effect in polar regions. In book: Hypothetical Scenario Essays for the Greenhouse Glasnost Program.- Boulder, Colorado.

127. Anisimov O., Fukshansky L., 1993. Light-vegetation interaction: a new stochastic approach for description and classification.- Agricultural and Forest Meteorology, №6, p.93-110.

128. Anisimov O., Fukshansky L., 1992. Stochastic radiation in macroheterogeneous random optical media.- Journal of Quantitative spectroscopy and radiation transfer, №4, p. 169-186.

129. Anisimov O., Fukshansky L., 1997. Optics of vegetation: implications for the radiation balance and photosynthetic performance.- Agricultural and Forest Meteorology, №85, p.33-49.

130. Anisimov O., Nelson F., Shiklomanov N., 1995. Permafrost map of the northern hemisphere.- Frozen Ground, №1, p.cover page..

131. Antle J. M., 1996. Methodological Issues in Assessing Potential Impacts of Climate Change on Agriculture.- Agricultural and Forest Meteorology, №1, p.67-85.

132. Belotelov N. V., Bogatyrev B. G., Kirilenko A. P., Venevsky S. V., 1996. Modelling of Time-Dependent Biome Shifts Under Global Climate Changes.- Ecological Modelling, №1-3, p.29-40.

133. Belzer D. B., Scott M. J., Sands R. D., 1996. Climate Change Impacts on U.S. Commercial Building Energy Consumption: An Analysis Using Sample Survey Data.- Energy Sources, v. 18, №2, p. 177-201.

134. Bodansky D., 1996. May We Engineer the Climate?- Climatic Change,33, №3, p.309-321.

135. Bonan G., 1996. A land surface model (LSM Version 1.0) for Ecological, Hydrological, and Atmospheric Studies: Technical Description and User's Guide.- 85 p.

136. Bonan G.B., 1989. A computer model of the solar radiation, soil moisture and soil thermal regimes in the boreal forests.- Ecological Modelling, №45, p.275-306.

137. Bromwich D. H., Tzeng R.-Y., Parish T. R., 1994. Simulation of the modern Arctic climate by the NCAR CCMI.- Journal of Climate, №7, p. 1050-1069.

138. Brown R.J.E., Pewe T.L., 1973. Distribution of permafrost in North America and its relationship to the environment: a review 1963-1973. In book: North American Contribution. Proceedings of the Second International Conference on Permafrost. Yakutsk, 13-28 July 1973,-Washington.

139. Brutsaert W., 1982. Evaporation into the Atmosphere.- London: Reidel Publishing Company.- 299 p.

140. Bugmann H. K. M., Solomon A. M., 1996. The Use of a European Forest Model in North America: A Study of Ecosystem Response to Climate Gradients.-Journal of Biogeography, v.22, №2-3, p.477-484.

141. Burn C. R., 1992. Recent ground warming inferred from the temperature in permafrost near Mayo, Yukon Territory. In book: Periglacial Geomorphology.- New York: Wiley. - 180 p.

142. Burn C. R., 1990. Development of thermokarst lakes during the Holocene at sites near Mayo, Yukon Territory.- Permafrost and Periglacial Processes, v.l, №2, p. 161 -175.

143. Burn C. R., 1992. Thermokarst lakes.- Canadian Geographer, v.36, №1, p.81-85.

144. Burn D. H., 1994. Hydrologic effects of climatic change in west-central Canada.- Journal of Hydrology, v.160, №1/4, p.53-62.

145. Carter T. R., Saarikko R. A., 1996. Estimating Regional Crop Potential in Finland under a Changing Climate.- Agricultural and Forest Meteorology, v.79, №4, p.301-313.

146. Chapin F. Stuart I. I. I., Jefferies R. L„ Reynolds J. F., Shaver G. R., Svoboda J., 1992. Arctic Ecosystems in a Changing Climate: An Ecophysiological Perspective. Oecologia, №3, p.27-43.

147. Chapin F.S., Starfield A.M., 1997. Time lags and novel ecosystems in response to transient climatic change in Arctic Alaska.- Climatic Change, v.35, №4, p.449-461.

148. Cheng G., Huang X., Kang X., 1993. Recent permafrost degradation along the Qinghai-Tibet highway. In book: Sixth International Conference on Permafrost (Beijing, China, 5-9 July, 1993). Proceedings, v. 2,- Wushan, China: South China University of Technology Press.

149. Chwieduk D., 1996. Analysis of Utilisation of Renewable Energies as Heat Sources for Heat Pumps in Building Sector in Poland. In book: Renew Energy. World Renew Energy Cong: Renew Energy, Energy Efficiency and the Environ, Denver, CO, June 15-21.

150. Ciaussen M., 1995. On Coupling Global Biome Models with Climate Models.- Climatic Research, v.4, №3, p.203-221.

151. Cohen S. J., 1996. An Interdisciplinary Assessment of Climate Change on Northern Ecosystems: The Mackenzie Basin Impact Study. In book: Human Ecology and Climatic Change: People and Resourses in the Far North. Taylor & Francis.

152. Cramer W. P., Solomon A. M., 1993. Climatic classification and future global redistribution of agricultural land.- Climate Research, v.3, №1-2, p.97-110.

153. Cramer W., 1997. Modeling the possible impact of climate change on broad-scaie vegetation structure: examples from northern Europe. In book: Global Change and Arctic Terrestrial Ecosystems.- New York: Springer. - 312 p.

154. Crowley T. J., Baum S. K., Kim K.-Y., 1993. General circulation model sensitivity experiments with pole-centered supercontinents.- Journal of Geophysical Research, v.98, №5, p.8793-.

155. Cubasch U., Hasselman K., Hock H., Maier-Reimer E., Mikolajevitch U., Santer B.D., Sausen R., 1992. Time-dependent greenhouse warming computations with a coupled ocean-atmosphere model.- Climate Dynamics, №8, p.55-69.

156. de Haan B.J., Jonas M., Klepper O., Krabec J., Krol M.S., Olendrzynski K., 1994. An atmosphere-ocean model for integrated assassment of global change.- Water, Air, and Soil Pollution, №76, p.283-318.

157. Dickenson R. E., Cicerone R. J., 1986. Future global warming from atmospheric trace gases.- Nature,319, p. 109-115.

158. Dickinson R. E., 1996. Climate Engineering. A Review of Aerosol Approaches to Changing the Global Energy Balance.- Climatic Change, №3, p.279-290.

159. Dickinson R. E., Henderson-Sellers A., Kennedy P. J., Wilson M. F., 1986. Biosphere-atmosphere transfer scheme (BATS) for the NCAR Community Model. Technical report. - 84 p.

160. Duchkov A. D., Devyatkin V. N., 1992. Reduced geothermal gradients in the shallow West-Siberian Platform.- Global and Planetary Change, v.6, №2/4, p.245-250.

161. Easterling W. E., 1996. Adapting North American Agriculture to Climate Change in Review.-Agricultural and Forest Meteorology, v.80, №1, p.1-53.

162. Freifelder R., 1991. Ground-Source Heat Pumps: Earth as Heat Source and Heat Sink.- Home Energy, v.7, №6, p.32-38.

163. Gavrilova M. K., 1993. Climate and permafrost.- Permafrost and Periglacial Processes, v.4, №2, p.99-111.

164. Giorgi F., 1990. Simulation of regional climate using a Limited Area Model nested in a General Circulation Model.- Journal of Climate, №3, p.941-963.

165. Giorgi F., Marinucci M., Visconti G., 1990. Use of a Limited Area Model nested in a General Circulation Model for regional climatic simulation over Europe.-Journal of Geophysical Research, № 95, p. 18413-18431.

166. Giorgi F., Mearnc L., 1991. Approaches to the simulation of regional climate change: a review.- Reviews of Geophysics, №29, p. 191-216.

167. Global ecosystems database version 1.0. User's guide, Documentation, Reprints, and Digital Data on CD-ROM.- Boulder: USDOC/NOAA National Geophysical Data Center, 1992. - 146 p.

168. Goodrich L. E., 1978. Efficient numerical technique for one-dimensional thermal problems with phase change.- International Journal of Heat and Mass Transfer, v.21, №5, p. 160-163.

169. Goodrich L. E., 1982. The influence of snow cover on the ground thermal regime.- Canadian Geotechnical Journal, v. 19, p.421-432.

170. Greco S., Moss R. H., Viner D., Jenne R., 1994. Climate Scenarios and Socioeconomic Projections for IPCC WG II Assessment.- 12 p.

171. Groisman P.Ya., Bradley R.S., Genikhovitch E.L., 1996. Climate sensitivity to cloud and snow cover variations: comparison of global climate models with empirical data. In book: Second International Scientific Conference on the Global Energy and Water Cycle. 17-21 June 1996,- Washington, DC, USA.

172. Groisman P.Ya., Karl T.R., Knight R.W., 1994. Observed impact of snow cover on heat balance and the rise of continental spring temperatures.- Science,263, p. 118-200.

173. Groisman P.Ya., Karl T.R., Knight R.W., Stenchikov G., 1994. Changes of snow cover, temperature, and the radiative heat balance over the Northern Hemisphere.-Journal of Climate, №7, p. 1633-1656.

174. Haeberli W., 1990. Glacier and permafrost signals of 20th-century warming.-Annals of Glaciology, v. 14, p.99-101.

175. Halpin P. N., 1996. Modeling Potential Impacts of Climate Change on Northern Landscapes. In book: Human Ecol and Clim Change: People and Resourses in the Far North (Taylor & Francis).

176. Hansen J., Lebedeff S., 1988. Global air temperatures: update through 1987,-Geophysical Research Letters, v. 15, p.323-326.

177. Hansen J., Lebedeff S., 1987. Global trends of measured surface air temperature.- Journal of Geophysical Research, v.92, p. 8911-8932.

178. Hansen J., Fung I., Lacis A., Ring D., Lebedeff S., Ruedy R., Russell G., 1988. Global climate changes as forecast by the Goddard Institute for Space Sciences three dimensional model.- Journal of Geophysical Research, v.93, p.9341-9363.

179. Hansen J., Rüssel G., Rind D., Stone P., Lacis A., Lebedeff S., Ruedy R., Travis L., 1983. Efficient three-dimensional global models for climate studies: Models I and II.- Monthly Weather Review, v. 11, p.609-662.

180. Harris R., Chapman D., 1997. Borehole temperature and baseline for 20-th century global warming estimates.- Science, v.275, №5306, p. 1618-1621.

181. Harris S. A., 1986. Permafrost distribution, zonation and stability along the eastern ranges of the Cordillera of North America.- Arctic, v.39, №1, p.29-36.

182. Harrison W. D., 1991. Permafrost response to surface temperature change and its implications for the 40,000-year surface history at Prudhoe Bay.- Journal of Geophysical Research, v.96, №2, p.683-695.

183. Hasselmann K., Sausen R., Maier-Reimer E., Voss R.,, 1992. On the cold-start problem in transient simulations with coupled-atmosphere models.- Climate Dynamics, №9, p.53-61.

184. Heginbottom J. A., 1984. The mapping of permafrost.- Canadian Geographer, v.28, №1, p.78-83.

185. Heginbottom J. A., Brown J., Melnikov E. S., Ferrians O. J. Jr, 1993. Circumarctic map of permafrost and ground ice conditions. In book: Proceedings of the Sixth International Conference on Permafrost. Vol. 2.- Wushan Guangzhou, China: South China University of Technology Press.

186. Heginbottom J. A., Dubreuil M.-A., 1993. A new permafrost and ground ice map for the National Atlas of Canada. In book: Proceedings of the Sixth International Conference on Permafrost. Vol. 1,- Wushan Guangzhou, China: South China University of Technology Press.

187. Heginbottom J.A., 1994. Permafrost and ground ice regions of the northern hemisphere. In book: Permafrost and climatic change: an annotated bibliography. Glaciological data report GD-27.- Boulder, Colorado.- 93 p.

188. Henderson-Sellers A., 1993. Continental Vegetation as a Dynamic Component of a Global Climate Model: a Preliminary Assessment.- Climatic Change, v.23, №4, p.337-377.

189. Henderson-Sellers A., 1994. Global terrestrial vegetation 'prediction': the use and abuse of climate and application models.- Progress in Physical Geography, v. 18, №2, p.209-246.

190. Henderson-Sellers A., 1990. Predicting generalized ecosystem groups with the NCAR CCM: First steps towards an interactive biosphere.- Journal of Climate, v.3, №9, p.917-940.

191. Henderson-Sellers A., Pitman A. J., 1992. Land-surface schemes for future climate models: specification, aggregation, and heterogeneity.- Journal of Geophysical Research, v97, №3, p.2687-2996.

192. Henderson-Sellers A., Yang Z.-L., Dickinson R. E., 1993. The project for intercomparison of land-surface parameterization schemes.- Bulletin of the American Meteorological Society, v.74, №7, p. 1335-1349.

193. Henderson-Sellers A., McGuffie K., 1995. Global Climate Models and 'Dynamic' Vegetation Changes.- Global Change Biology, №1, p.63-75.

194. Hileman B., 1996. US Supports Limits on Greenhouse Gases.- Chemical Engineering News, v.74, №32, p.21-23.

195. Hinkel K. M., Nelson F. E„ Shur Y„ Brown J., Everett K.R., 1996. Temporal changes in moisture content of the active layer and near-surface permafrost at Barrow, Alaska, USA: 1962 - 1994,- Arctic and Alpine Research, v.28, №3, p.300-310.

196. Hoffert M.I., Covey C., 1992. Deriving global climate sensitivity from palaeoclimatic reconstructions.- Nature, №360, p.573-576.

197. Houghton J. T., Jenkins G. J., Ephraums J. J., 1990. Climate Change. The IPCC Scientific Assessment.- Cambridge: Cambridge University Press.- 364 p.

198. Houghton J. T., Meira Filho L.G., Callander B.A., Harris N., Kattenberg A., Maskell K., 1996. Climate Change 1995: the Science of Climate Change.- Cambridge: Cambridge University Press.- 572 p.

199. Houghton J., Meira L., Griggs D., Maskell K., 1997, /Ed./. An introduction to Simple Climate Models used in the IPCC Second Assessment Report. IPCC Technical Paper II., 47 c.

200. Houghton J.T., Callander B.A., Varney S.K., 1992, /Ed./. Climate Change 1992: The supplementary Report to the IPCC Scientific Assassment.- Cambridge: Cambridge University Press.- 200 c.

201. Hulme M., 1995. Estimating global changes in precipitation.- Weather, v.50, №2, p.34-42.

202. Huntley B., Berry P. M„ Cramer W., McDonald A. P., 1996. Modelling Present and Potential Future Ranges of Some European Higher Plants Using Climate Response Surfaces.-Journal of Biogeography, v.22, №6, p.967-1001.

203. Jones R.G., Murphy J.M., Noguer M., 1995. Simulation of climate change over Europe using a nested regional-climate model. I: Assessment of control climate, including sensitivity to location of lateral boundaries.- Quarterly Journal of Royal Meteorological Society, №121, p.1413-1449.

204. Kane D. L., Hinzman L. D., Zarling J. P., 1991. Thermal response of the active layer to climatic warming in a permafrost environment.- Cold Regions Science and Technology, v.19, №2, p. 111-122.

205. Karl T. R., Williams C. N. Jr., 1987. An approach to adjusting climatological time series for discontinuous inhomogeneities.- Journal of Climate and Applied Meteorology, v.26, №12, p. 1744-1763.

206. Kenny G. J., Harrison P. A., 1993. Thermal and Moisture Limits of Grain Maize in Europe: Model Testing and Sensitivity to Climate Change.- Climatic Research, v.2, №2, p. 113-129.

207. Kutzbach J.E., Guetter P.J., Behling P.J., Selin R„ 1993. Simulated climatic changes: results of the COHMAP climate-model experiments. In book: Global climates since the Last Glacial Maximum.- Minneapolis: University of Minneapolis Press. - 370 p.

208. Kwong Y. T. J., Gan T. Y., 1994. Northward migration of permafrost along the Mackenzie Highway and climatic warming.- Climatic Change, v.26, №4, p.399-419.

209. Lachenbruch A. H„ Cladouhos T. T., Saltus R. W., 1988. Permafrost temperature and the changing climate.- Frost i Jord, v.27, p.9-17.

210. Lachenbruch A. H., Galanis S. P. Jr, Moses T. H. Jr, 1988. A thermal cross section for the permafrost and hydrate stability zones in the Kuparuk and Prudhoe Bay oil fields.- U.S. Geological Survey Circular, № 1016, p.48-51.

211. Lachenbruch A. H., Marshall B. V., 1986. Changing climate: geotherma! evidence from permafrost in the Alaskan arctic.- Science, v.234, p.689-696.

212. Lachenbruch A. H„ Sass J. H., Marshall B. V., Moses T. H. Jr, 1982. Permafrost, heat flow, and the geothermal regime at Prudhoe Bay, Alaska.- Journal of Geophysical Research, v.87, № 11, p.9301-9316.

213. Lachenbruch A. H., Cladouhos T. T., Saltus R. W„ 1990. Permafrost Temperature and the Changing Climate. In book: Proceedings of the 5th Internatioanl Permafrost Conference.- Trondheim, Norway.

214. Lagarec D., Dewez V., 1990. Dynamics of discontinuous permafrost and climate changes in northern Quebec. In book: Proceedings of the Fifth Canadian Permafrost Conference.- Universite Laval, Quebec: Centre d'etudes nordiques.

215. Leemans R., Cramer W., 1991. The IIASA database for mean monthly values of temperature, precipitation and cluodiness on a global terrestrial grid.-Laxenburg.- 62 p.

216. Leemans R., Solomon A. M., 1993. Modeling the Potential Change in Yield and Distribution of the Earth's Crops Under a Warmed Climate.- Climatic Research, v.3, №1-2, p.79-96.

217. Legates D. R., Willmott C. J., 1990. Mean seasonal and spatial variability in global surface air temperatures.- Theoretical and Applied Climatology, №1, p. 11-21.

218. Legates D.R., Wilmott C.J., 1990. Mean seasonal and spatial variability in gauge corrected global precipitation.- International Jornal of Climatology, №10, p. 111127.

219. Lynch A. H., Chapman W. L., Walsh J. E., Weller G., 1995. Development of a regional climate model of the western Arctic.-Journal of Climate,№6, p. 1555-1570.

220. MacCracken M. C., Hecht A. D., Budyko M. I., Izreal Y. A., 1990. Prospects for Future Climate: A Special US/USSR Report on Climate and Climate Change. - 195p.

221. Mahaney W. C., Michel F. A., Solomatin V. I., Hutt G., 1995. Late Quaternary stratigraphy and soils of Gydan, Yamal and Taz Peninsulas, northwestern Siberia.- Palaeogeography, Palaeoecology, Palaeoclimatology, №2-4, p.249-266.

222. Majorowicz J.A., Skinner W.R., 1997. Anomalous warming in the Canadian prairie provinces.- Climatic Change, v.35, №4, p.485-500.

223. Manabe S., Spelman M. J., Stouffer R. J., 1992. Transient responses of a coupled ocean-atmosphere model to gradual changes of atmospheric C02. Part II: Seasonal response.-Journal of Climate, v.5, p.105-126.

224. Manabe S., Stouffer R. J., Spelman M. J., Bryan K., 1991. Transient responses of a coupled ocean-atmosphere model to gradual changes of atmospheric C02. Part I: Annual mean response.- Journal of Climate, №4, p.785-818.

225. Manabe S., Wetherald R. T., 1987. Large scale changes of soil wetness induced by an increase in atmospheric carbon dioxide.- Journal of Atmospheric Science, №44, p.1211-1235.

226. Manabe S., Wetherald R. T., 1980. On the distribution of climate change resulting from an increase in the C02 content of the atmosphere.- Journal of Atmospheric Science, №37, p.99-118.

227. Manabe S., Wetherald R. T., Stouffer R. J., 1981. Summer dryness to increase of atmospheric C02 concentration.- Climatic Change, №3, p.347-386.

228. Manabe S., Stouffer R. J., 1994. Multiple century response of a coupled ocean-atmosphere model to an increase of atmospheric carbon dioxide.- Journal of Climate, №7, p.5-23.

229. Mann M., Park J., 1996. Greenhouse warming and changes in the seasonal cycle of temperature: Model versus observations.- Geophysical Research Letters, v.23, №10,p.1111-1114.

230. Markgraf V., 1991. Younger Dryas in South America?- Boreas, №20, p.63-

69.

231. McGinnis D. L., Crane R. G., 1994. A multivariate analysis of Arctic climate in GCMs.-Journal of Climate, v.7, №8, p. 1240-1250.

232. Menzhulin G., Anisimov O., 1991. Principles of statistical phytoactinometry. In book: Photon-Vegetation Interactions.- Berlin: Springer-Verlag.- 565.

233. Michaud Y., Begin C., Parent M., Allard M., 1995. Geomorphic processes response to sudden environmental events in the Hudson Bay region. In book: The 25th Arctic Workshop.- Universite Laval, Quebec: Centre d'Etudes Nordiques.

234. Mills P. F., 1994. The Agricultural Potential of Northwestern Canada and Alaska and the Impact of Climatic Change.- Arctic, v.47, №2, p. 115-123.

235. Mitchell J. B. F., 1989. Simulation of climate change due to increases of C02. In book: Carbon Dioxide and other Greenhouse Gases: Climatic and Associated Impacts.- Boston: Kluwer Academic Publishers. - 180 p.

236. Mitchell J. F. B., 1989. Climate sensitivity: model dependence of results. In book: Climate and Geo-Sciences.- Boston: Kluwer Academic Publishers. - 220 p.

237. Mitchell J. F. B., 1990. Greenhouse warming: is the Holocene a good analogue?- Journal of Climate, v.3, №11, p. 1177-1192.

238. Mitchell J. F. B., 1989. The "greenhouse effect" and climate change.- Reviews of Geophysics, № 27, p. 115-139.

239. Mitchell J. F. B., Davis R. A., Ingram W. J., Senior C. A., 1995. On surface temperature, greenhouse gases, and aerosols: models and observations.- Journal of Climate, v.8, №10, p.2364-2386.

240. Mitchell J. F. B„ Grahame N. S., Needham K. H., 1988. Climate simulations for 9000 years before present: seasonal variations and the effects of the Laurentide ice sheet.- Journal of Geophysical Research, № 93, p.8283-8303.

241. Mitchell J. F. B., Senior C. A., Ingram W. J., 1989. C02 and climate: a missing feedback?- Nature, № 341, p. 132-134.

242. Mitchell J. F. B., Warrilo W., 1987. Summer dryness in northern mid-latitudes due to increased C02.- Nature, № 330, p.238-240.

243. Mitchell J. F. B., Wilson C. A., Cunnington W. M., 1987. On C02 climate sensitivity and model dependence of results.- Quarterly Journal of the Royal Meteorology Society, № 113, p.293-322.

244. Moot D. J., Henderson A. L., Porter J. R., Semenov M. A., 1996. Temperature, COD2 and the Growth and Development of Wheat: Changes in the Mean and Variability of Growing Conditions.- Clim Change, v.33, №3, p.351-368.

245. Murphy J. M., 1994. Transient response of the Hadley Centre coupled ocean-atmosphere model to increasing carbon dioxide. Part I: Control climate and flux correction.- Journal of Climate, №8, p.36-56.

246. Murphy J. M., Mitchell J. F. B., 1994. Transient response of the Hadley Centre coupled model to increasing carbon dioxide. Part II: Spatial and temporal structure of response.- Journal of Climate, №8, p.57-80.

247. Myneni R. B., Keeling C. D., Tucker C. J., Asrar G„ Nemani R. R., 1997. Increased plant growth in the northern high latitudes from 1981 to 1991,- Nature, v.386, №6626, p.698-701.

248. Nelson F. E., Brown J., 1996. Circumarctic Active Layer Monitoring Program. In book: Abstracts of the 92nd Annual Meeting of the Association of American Geographers.

249. Nelson F. E„ Hinkel K. M., Brown J., Shur Y„ Paetzold R., 1996. Investigations on the active layer and near-surface permafrost, Barrow, Alaska. In book: Abstracts of the Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory Annual Meeting.-Boulder, CO: National Atmospheric and Oceanic Administration.

250. Nelson F. E., Outcalt S. I., 1983. A frost index number for spatial prediction of ground-frost zones. In book: Permafrost-Fourth International Conference Proceedings. Vol. I.- Washington, DC: National Academy Press.

251. Nelson F. E., Outcalt S. I., 1987. A computational method for prediction and regionalization of permafrost.- Arctic and Alpine Research, v. 19, №3, p.279-288.

252. Nelson F. E., Lachenbruck A.H., Woo M.-K., Koster E.A., Osterkamp T.E., Gavrilova M.K., Cheng G.D., 1993. Permafrost and Changing Climate. In book: Proceedings of the Sixth International Conference on Permafrost. Vol. II.- Wushan, Guangzhou, China: South China University of Technology Press.

253. Osterkamp T. E., Gosink J. P., 1991. Variations in permafrost thickness in response to changes in paleoclimate.- Journal of Geophysical Research,№3, p.4423-4434.

254. Osterkamp T. E., Lachenbruch A. H., 1990. Thermal regime of permafrost in Alaska and predicted global warming.- Journal of Cold Regions Engineering, №1, p.38-42.

255. Pearce F., 1996. Global warming brings early spring.- New Scientist, v.151, №2038, p.7-16.

256. Peteet D., 1995. Global Younger Dryas?- Quaternary International, №28, p.93-104.

257. Prentice I. C., Cramer W., Harrison S. P., Leemans R., Monserud R. A., Solomon A. M., 1992. A Global Biome Model Based on Plant Physiology and Dominance, Soil Properties and Climate.- Jornal of Biogeography, v. 19, №2, p.l 17-134.

258. Prentice K. C., Fung I. Y., 1990. The sensitivity of terrestrial carbon storage to climate change.- Nature, v.346, №6279, p.48-.

259. Raper S.C.B., Cubasch U., 1996. Emulation of the results from a coupled general circulation model using a simple climate model.- Geophysical Research Letters, №23, p.l 107-1110.

260. Renssen H., 1997. The climate during the Younger Dryas stadial.- Utrecht, The Netherlands: Utrecht University.- 183 p.

261. Riseborough D. W., 1990. Soil latent heat as a filter of the climate signal in permafrost. In book: Proceedings of the Fifth Canadian Permafrost Conference.-Universite Laval/National Res: Centre d'etudes nordiques.

262. Riseborough D. W., Smith M. W., 1993. Modelling permafrost response to climate change and climate variability. In book: Proceedings, Fourth International Symposium on Thermal Engineering & Science for Cold Regions.- Special Report 93-22, Hanover: US Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory.

263. Robock A., Turco R. P., Harwell M. A., Ackerman T. P., Andressen R., Chang H., Sivakumar M. V. K., 1993. Use of General Circulation Model Output in the Creation of Climate Change Scenarios for Impact Analysis.- Climatic Change, v.23, №4, p.293-335.

264. Rosenzweig C., Tubiello F. N., 1996. Effects of Changes in Minimum and Maximum Temperature on Wheat Yields in the Central USA Simulation Study.-Agricultural and Forest Meteorology, v.80, №2-4, p.215-230.

265. Rouhani S., Wackernagel H., 1990. Multivariate geostatistical approach to space-time data analysis.- Water Resources Research, №26, p.585-591.

266. Schoenwiese C. D, 1987. Moving spectral variance and coherence analysis and some applications on long air temperature series.- Journal of Climate and Applied Meteorology, v.26, №12, p. 1723-1730.

267. Sellers P. J., 1992. Biophysical models of land surface processes. In book: Climate System Modeling.- Cambridge: Cambridge University Press.

268. Sellers P. J., Bounoua L., Collatz G. J., Randall D. A., Dazlich D. A., Los S. O., Berry J. A., 1996. Comparison of Radiative and Physiological Effects of Doubled Atmospheric C02 on Climate.- Science, v.271, №5254, p. 1402-1406.

269. Serreze M. C., Barry R. G., Rehder M. C., Walsh J. E., 1995. Variability in atmospheric circulation and moisture flux over the Arctic.- Philosophical Transactions of the Royal Society of London, v.352, №1699, p.215-225.

270. Shackleton R. J., Probert S. D., Mead A. K., Robinson A., 1995. Future , Prospects for the Electric Heat-Pump.- Applied Energy, v.49, №3, p.223-254.

271. Smit B., Ludlow L., Brklacic M., 1988. Implications of a global climatic warming for agriculture - a review and appraisal.- Journal of Environmental Quality, v. 17, №4, p.519-527.

272. Smit B., McNabb D., Smithers J., 1996. Agricultural Adaptation to Climatic Variation.- Climatic Change, v.33, №1, p.7-29.

273. Stocker T.F., Wright D.G., Mysak L.A., 1992. A zonally averaged, coupled ocean-atmosphere model for paleo-climate studies.- Journal of Climate, №5, p.773-797.

274. Stretin N. A., 1973. Some features of the summer climate of interior Alaska.-Arctic, v.27, №4, p.273-286.

275. Stull R.B., 1988. An introduction to boundary layer meteorology.- London: Kluwer Academic Publishers.- 647 p.

276. Sykes M. T., Prentice I. C., 1995. Boreal Forest Futures: Modelling the Controls on Tree Species Range Limits and Transient Responses to Climate Change. In book: Water Air Soil Pollut. Int Boreal For Res Assoc Conf, Saskatoon, SK, Canada (September 25-30, 1994).

277. Sykes M. T„ Prentice I. C., Cramer W., 1996. A Bioclimatic Model for the Potential Distributions of North European Tree Species Under Present and Future Climates.- Journal of Biogeography, v.23, №2, p.203-233.

278. Talkkari A., Hypen H., 1996. Development and Assessment of a Gap-Type Model to Predict the Effects of Climate Change on Forests Based on Spatial Forest Data.- Forest and Ecological Management, v.83, №3, p.217-228.

279. Vandenberghe J., Pissart A., 1993. Permafrost changes in Europe during the last glacial.- Permafrost and Periglacial Processes, v.4, №3, p. 121-135.

280. Viner D., Hulme M., 1997. The climate impacts LINK project.- Norwich, UK: University of East Anglia.- 17 p.

281. Vinnikov K., Groisman P. Ya, Lugina K. M., 1990. The empirical data on modern global climate changes (temperature and precipitation).- Journal of Climate, №3, p.662-667.

282. Vyalov S. S., Gerasimov A. S., Zolotar' A. J., Fotiev S. M., 1993. Ensuring structural stability and durability in permafrost ground areas at global warming of the Earth's climate. In book: Proceedings of the Sixth Internationa] Conference on Permafrost. Vol. 1.- Wushan Guangzhou, China: South China University of Technology Press.

283. Waelbroeck C., 1993. Climate-soil processes in the presence of permafrost: a systems modelling approach.- Ecological Modelling, v.6, №3,4, p. 185-225.

284. Wagner D., 1996. Scenarios of Extreme Temperature Events.- Climatic Change, v.33, №3, p.385-407.

285. Walker D. A., Auerbach N.A., Bockheim J.G., Chapin F.S., Eugster W., McFadden J., Michaelson G.J., Nelson F.E., Ping C-L., Reeburgh W.S., Regli S., Shiklomanov N.I.„ 1998. Moist nonacidic tundra: effects of substrate pH on land-atmosphere trace-gas and energy fluxes.- In review.

286. Walker M.J.C., 1995. Climatic change in Europe during the last glacial interglacial transition.- Quaternary International, №28, p.63-76.

287. Walsh J. E„ 1993. The elusive Arctic warming.- Nature, v.361, №6410, p.300-301.

288. Walsh J. E., Crane R. G., 1992. A comparison of GCM simulations of Arctic climate.- Geophysical Research Letters, v. 19, №1, p.29-32.

289. Walter H., Lieth H., 1967. Klimadiagramm-Weltatlas, 1960-1967.- Stuttgart, Germany: Gustav Fischer Verlag. - 85 p.

290. Washington W. M., Meehl G. A., 1984. Seasonal cycle experiment on the climate sensitivity due to a doubling of C02 with an atmospheric general circulation model coupled to a simple mixed-layer ocean model.- Journal of Geophysical Research, №89, p.9475-9503.

291. Washington W. M., Meehl G. A., 1989. Climate sensitivity due to increased C02: experiments with a coupled atmosphere and ocean general circulation model.-Climate Dynamics, v.4, №1, p. 1-38.

292. Washington W. M„ Meeh! G. A., 1986. General circulation model C02 sensitivity experiments: snow-ice albedo parameterizations and globally averaged surface air temperature.- Climatic Change, №8, p.231-241.

293. Washington W. M., Meehl G. A., 1983. General circulation model experiments on the climatic effects due to a doubling and quadrupling of carbon dioxide concentration.- Journal of Geophysical Research, №88, p.6600-6610.

294. Weather, 1997. Weather Bureau, World Weather Records 1941-1950.-Washington DC, USA: US Department of Commerce.

295. Wetherald R. T., Manabe S., 1986. An investigation of cloud cover change in response to thermal forcing.- Climatic Change, №8, p.5-25.

296. Wetherald R. T., Manabe S., 1988. Cloud feedback processes in a general circulation model.- Journal of Atmospheric Science, №45, p. 1397-1415.

297. Wetherald R. T., Manabe S., 1990. Hydrologic sensitivity to C02-induced global warming.- Civil Engineering Practice, v.5, №1, p.33-36.

298. Wigley T. M. L., 1985. Climatology: impact of extreme events.- Nature, №316, p.106-107.

299. Wigley T. M. L.,HoltT„ Raper S. C. B„ 1991. STUGE Manual. - 65p.

300. Wigley T. M. L„ Jones P. D., Briffa K. R„ Smith G., 1990. Obtaining sub-grid-scale information from coarse-resolution general circulation model output.- Journal of Geophysical Research, v. 95, №2, p. 1943-1953.

301. Wigley T. M. L., Raper S. C. B., 1992. Implications for climate and sea-level of revised IPCC emissions scenarios.- Nature, № 357, p.293-300.

302. Wigley T. M. L., Raper S. C. B., 1995. An heuristic model for sea level rise due to the melting of small glaciers.- Geophysical Research Letters, №22, p.2749-2752.

303. Wigley T. M. L., Santer B. D., 1990. Statistical comparison of spatial fields in model validation, perturbation and predictability experiments.- Journal of Geophysical Research, №95, p.851-865.

304. Wigley T. M. L., Schlesinger M. E., 1985. Analytical solution for the effect of incresing C02 on global mean temperature.- Nature, № 315, p.649-652.

305. Wilson C. A., Mitchell J. F. B., 1987. A doubled C02 climate sensitivity experiment with a global climate model including a simple ocean.- Journal of Geophysical Research, v.92, № 13, p.313-315;343.

306. Wilson M. F., Henderson-Sellers A., Dickinson R. E„ Kennedy P. J., 1987. Investigation of the sensitivity of the land-surface parameterization of the NCAR Community Climate Model in regions of tundra vegetation.- Journal of Climatology, v.7, №4, p.319-343.

307. Woo M.-k, Lewkowicz A. G., Rouse W. R., 1992. Response of the Canadian permafrost environment to climatic change.- Physical Geography, v. 13, №4, p.287-317.

308. Woo M., 1990. Consequences of Climatic Change for Hydrology in Permafrost Zones.- Journal of Cold Regions Engineering, v.4, №1, p. 15-20.

309. Zemtsov A. A., Shamakhov A. F., 1993. Characteristics of relict permafrost on the West Siberian Plain.- Polar Geography and Geology, v. 17, №4, p.245-250.

310. Zhang T., Osterkamp T. E., 1993. Changing climate and permafrost temperatures in the Alaskan Arctic. In book: Proceedings of the Sixth International Conference on Permafrost. Vol. 1.- Wushan Guangzhou, China: South China University of Technology Press.