Оценка влияния отдельных климатообразующих факторов на радиационные потоки в атмосфере и межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, кандидат наук Гусакова, Мария Андреевна

• Гусакова, Мария Андреевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Гусакова, Мария Андреевна

Содержание

стр.

Введение

Глава 1 Современная проблема климатических изменений

1.1 Исторические сведения об изменениях климата

1.2 Современные тенденции изменений климата

1.3 Анализ различных точек зрения на причины изменения климата. Естественное и антропогенное воздействие

1.3.1 Временные масштабы изменчивости климата

1.3.2 Влияние климатообразующих естественных и антропогенных факторов

на изменение климатической системы Земли

Выводы

Глава 2 Изменчивость отдельных характеристик климата в последние десятилетия по данным спутниковых и наземных наблюдений

2.1 Характеристика используемых данных спутниковых и наземных наблюдений

2.2 Изменчивость концентрации парниковых газов

2.3 Изменчивость концентрации водяного пара

2.4 Изменчивость количества облачности

2.5 Изменчивость оптической толщины аэрозолей

2.6 Изменчивость альбедо

Выводы

Глава 3 Оценка вклада различных факторов в изменение радиационного баланса Земли по данным спутниковых наблюдений

3.1 Радиационный баланс Земли

3.2 Оценка влияющих факторов на межгодовые изменения потоков коротковолновой радиации в атмосфере

3.3 Оценка влияющих факторов на межгодовые изменения количества по-

глощенной длинноволновой радиации в атмосфере

Выводы

Глава 4 Оценка вкладов различных факторов в изменчивость глобальной

приповерхностной температуры воздуха

4.1 Оценка влияния радиационных факторов на изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха

4.2 Оценка влияния облачности, водяного пара и других парниковых газов

на изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха

Выводы

Глава 5 Моделирование межгодовой изменчивости глобальной приповерхностной температуры воздуха

5.1. Обзор моделей. Достоинства простых моделей

5.2. Однопараметрическая модель эволюции глобальной приповерхностной температуры воздуха

5.3. Оценка трендов будущих изменений глобальной приповерхностной

температуры воздуха

Выводы

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка влияния отдельных климатообразующих факторов на радиационные потоки в атмосфере и межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха»

Введение

Актуальность исследования. В последние десятилетия самой обсуждаемой проблемой в гидрометеорологии являются климатические изменения. При этом высказываются диаметрально противоположные точки зрения на их причину и, соответственно, на их возможные тренды в будущем. Поэтому появление еще одного исследования в данном направлении вряд ли существенно продвинуло бы нас в понимании данной проблемы, если бы не одно важное обстоятельство. Стремительное развитие космических методов исследования в гидрометеорологии, наблюдавшееся в последнее время, привело к появлению совершенно новой информации, анализ которой дает возможность по новому взглянуть на существующие оценки роли различных климатообразующих факторов. В настоящем исследовании для этой цели использован большой массив космической информации. На его основе получены уточненные количественные оценки вкладов отдельных климатообразующих факторов в межгодовую изменчивость радиационных потоков в атмосфере и глобальной приповерхностной температуры воздуха. Это позволило сформулировать однопараметрическую модель эволюции межгодовых изменений глобальной приповерхностной температуры воздуха и с ее помощью выделить новые тренды ее климатической изменчивости. Отмеченные обстоятельства делают работу весьма актуальной.

Цель и задачи исследования. Оценить влияние различных климатообразующих факторов на радиационные потоки в атмосфере и межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха с использованием новейших данных наблюдений, включая спутниковые. На этой основе сформулировать однопараметрическую модель эволюции глобальной приповерхностной температуры Земли, основанную на энергетическом балансе Земли, позволяющую оценить будущие изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха

с учетом влияния солнечной активности, парниковых газов с выделением вклада водяного пара, облачности и альбедо.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

— оценить современное состояние климатической системы Земли на основе спутниковых данных и наземных наблюдений;

— определить характер изменчивости радиационных потоков в атмосфере и оценить вклады атмосферных компонентов в межгодовые изменения отраженной в космическое пространство коротковолновой радиации и поглощенной атмосферой длинноволновой радиации с использованием спутниковой информации;

— установить связь между колебаниями глобальной приповерхностной температуры воздуха и наблюдаемыми изменениями климатообразующих факторов;

— оценить вклады парниковых газов с выделением вклада водяного пара, облачности в межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха;

— оценить вклад изменчивости солнечной активности в изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха с учетом обратных связей;

— разработать однопараметрическую модель межгодовой изменчивости глобальной приповерхностной температуры воздуха, основанную на радиационном балансе Земли, учитывающую влияние главных климатообразующих факторов;

— с помощью разработанной модели определить различные тренды будущих изменений глобальной приповерхностной температуры воздуха до 2030 г. при различных сценариях развития климатообразующих факторов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Количественные оценки вкладов облачности, аэрозолей и отражательной способности поверхности Земли в межгодовую изменчивость отраженной в космическое пространство коротковолновой радиации.

2. Количественные оценки вкладов облачности, концентрации парниковых газов с выделением водяного пара в межгодовую изменчивость поглощенной атмосферой длинноволновой радиации.

3. Количественные оценки вкладов облачности, концентрации парниковых газов с выделением водяного пара, приходящей на верхнюю границу атмосферы солнечной радиации, обратных связей в межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха.

4. Однопараметрическая модель изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха с параметризациями влияния водяного пара и других парниковых газов, облачности и обратных связей.

5. Сценарии изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха до 2030 г., разработанные на основе предложенной модели.

Научная новизна работы:

1. Впервые получены количественные оценки вкладов облачности, аэрозолей и отражательной способности поверхности Земли в межгодовую изменчивость отраженной в космическое пространство коротковолновой радиации с использованием спутниковой информации.

2. Впервые получены количественные оценки вкладов водяного пара и других парниковых газов и облачности в межгодовую изменчивость поглощенной атмосферой длинноволновой радиации с использованием спутниковой информации.

3. Впервые получены количественные оценки вкладов водяного пара и других парниковых газов, облачности и приходящей на верхнюю границу коротковолновой радиации в межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха с использованием спутниковой информации.

4. Предложена новая однопараметрическая модель эволюции глобальной приповерхностной температуры воздуха, основанная на энергетическом балансе Земли, с использованием разработанной параметризации поглощения длинноволновой радиации парниковыми газами и облачностью.

Научное и практическое значение работы. Работа имеет важное практическое значение для развития исследований закономерностей изменения климата Земли. Полученные оценки изменчивости радиационных потоков, глобальной приповерхностной температуры воздуха в зависимости от влияющих факторов (поток солнечной энергии, водяной пар и другие парниковые газы, облачность, аэрозоль, альбедо) могут быть использованы при уточнении моделей общей циркуляции атмосферы для прогнозирования изменчивости климата Земли.

Результаты исследования используются в Российском государственном гидрометеорологическом университете при подготовке специалистов-метеорологов, а также при проведении научных исследований. Работа выполнялась в рамках проекта Лаборатории Спутниковой Океанографии, которая была создана в РГГМУ в соответствии с решением Совета по грантам Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования (протокол от 21 сентября 2011 г. №7) в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 220, а также в рамках Соглашения №14.В37.21.0619 между Минобрнау-ки России и РГТМУ по поддержке научно-образовательных центров в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 -2013 гг.»

Апробация работы. Материалы, лежащие в основе работы, докладывались и обсуждались на заседании кафедры метеорологических прогнозов РГГМУ, и также были представлены на нескольких российских и международных конференциях:

1. Summer school «Impact of climate change on resources, maritime transport and geopolitics in the Arctic and the Svalbard area» (Шпицберген, 2011);

2. European Geosciences Union General Assembly - 2012 (Вена, Австрия, 2012);

3. Солнечная активность и природа глобальных и региональных климатических изменений (Иркутск, Россия, 2012).

4. European Geosciences Union General Assembly -2013 (Вена, Австрия, 2013);

5. 13th EMS Annual Meeting & 11th European Conference on Applications of Meteorology (ECAM) (Рединг, Великобритания, 2013).

Победитель гранта Правительства Санкт-Петербурга для студентов вузов Санкт-Петербурга, аспирантов вузов, отраслевых и академических институтов Санкт-Петербурга в 2012 г.

Победитель гранта Правительства Санкт-Петербурга для студентов вузов Санкт-Петербурга, аспирантов вузов, отраслевых и академических институтов Санкт-Петербурга в 2013 г.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из списка используемых сокращений, введения, пяти глав, заключения и библиографического списка использованных источников. Текст диссертации включает 62 рисунка и 3 таблицы. Библиографический список содержит 102 наименования.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно осуществлена обработка и анализ спутниковой информации по радиационным потокам в атмосфере, количеству глобальной облачности и облачности на различных ярусах, а также содержанию водяного пара в атмосфере и концентрации аэрозолей. Также были обработаны и проанализированы натурные данные по глобальной температуре воздуха и концентрациям парниковых газов. На основе этих данных автор самостоятельно получила количественные оценки вкладов климатообразующих факторов в отраженную в космическое пространство коротковолновую и поглощенную атмосфе-

рой длинноволновую радиации. Автором разработана методика количественной оценки вкладов водяного пара и других парниковых газов, облачности в изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха. Автором при участии научного руководителя сформулирована однопараметрическая модель изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха с параметризацией вкладов климатообразующих факторов. Автором самостоятельно произведены расчеты сценариев изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха до 2030 года.

Публикация результатов

Публикации автора в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:

1. М.А. Гусакова, JI.H. Карлин. Оценка вклада парниковых газов, водяного пара и облачности в изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха// Метеорология и гидрология. - 2014. - №2.

2. М.А. Гусакова, JI.H. Карлин. Оценка влияния отдельных климатообразующих факторов на радиационные потоки в атмосфере и межгодовую изменчивость глобальной приповерхностной температуры воздуха // Ученые записки РГГМУ — 2013. - №31. - 3S--fo3 с,

3. М.А. Гусакова. Влияние облачности на кратковременные климатические изменения // Ученые записки РГТМУ - 2013, №29 - 95 - 99 с.

4. Климат Земли: Мифы и реальность. А.А.Алимов, JI.H. Карлин, А.А. Муза-левский, И.Н. Самусевич, М.А. Гусакова. Приложение к журналу Безопасность Жизнедеятельности. М. 2011. №2 - 24 с.

Другие публикации по теме диссертации:

1. М.А. Gusakova, L.N. Karlin. Transformation of longwave and shortwave radiation in the atmosphère // EMS Annual Meeting Abstracts Vol. 10, EMS2013-36, 2013. 13й1 EMS/ 11* ECAM, 09 - 13 September, Reading, UK, 2013.

2. M.A. Gusakova, L.N. Karlin. Assessment of contribution of greenhouse gases, water vapour and cloudiness to global surface air température changes // EGU General

Assembly 2013, Geophysical Research Abstracts Vol. 15, EGU2013-936, 2013, 07 - 12 April, Vienna, Austria, 2013.

3. M.A. Гусакова, JI.H. Карлин. Моделирование глобальной приповерхностной температуры воздуха// Тезисы докладов Всероссийской конференции «Солнечная активность и природа глобальных и региональных климатических изменений», 18-22 июня, г. Иркутск, Россия, 2012.

4. М.А. Gusakova. Global air temperature modeling // The Book of abstracts of The Royal Meteorological Society Student Conference 2012, 9 - 13 July, Leeds, UK, 2012.

5. M.A. Gusakova, L.N. Karlin. Modeling of global surface air temperature // EGU General Assembly 2012, Geophysical Research Abstracts, Vol. 14, EGU2012-11175,2012, 22 - 28 April, Vienna, Austria, 2012.

6. M.A. Гусакова. Аналитическая модель изменений климата// Тезисы докладов к Международной конференции «Инновационные методы решения современных проблем фундаментальной физики атмосферы и ее приложений», Санкт-Петербург, Россия,2011.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННАЯ ПРОБЛЕМА КЛИМАТИЧЕСКИХ

ИЗМЕНЕНИЙ

1.1 Исторические сведения об изменениях климата

Климат Земли - это сложная система, формирующаяся под влиянием различных факторов и в первую очередь под воздействием солнечной радиации, атмосферной циркуляции, условий рельефа, распределения океана и суши и др. [28]. Климат оказывает влияние на деятельность человека, сельское хозяйство, транспорт, экономику и окружающую среду. На сегодняшний день изменение климата представляет огромный интерес в науке. Ученые всего мира пытаются выявить причины изменения климата. В 1988 году Всемирной метеорологической организацией и Программой ООН по окружающей среде была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК, ГРСС) для оценки риска глобального изменения климата, вызванного техногенными факторами (IPCC First Assessment Report 1990 (FAR), IPCC Second Assessment Report: Climate Change 1995 (SAR), IPCC Third Assessment Report: Climate Change 2001 (TAR), IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 (AR4)), но до сих пор не существует единого мнения о причинах изменений климата. Изменение климата в словоупотреблении IPCC относится к изменению состояния климата, которое может быть определено через изменение средних значений и/или изменчивость его свойств и которое сохраняется в течение продолжительного периода, как правило, несколько десятилетий или больше. Оно относится к любому изменению климата во времени, будь то вследствие естественной изменчивости или в результате деятельности человека [90].

Сведения об изменениях климатических условий планеты в прошлом можно получить из трех источников: инструментальных, исторических и палеоклимати-ческих. Данные инструментальных наблюдений позволяют оценивать климатические изменения лишь со второй половины XIX века. Исторические сведения по-

зволяют получить достоверные климатические данные за последние несколько тысяч лет. Для получения данных различных климатических эпох используются палеоклиматические и палеогеографические методы.

К числу наиболее ярких особенностей истории климата Земли можно отнести чередование «космических зим» и «космических лет» [54]. За последние 2,7 млрд. лет Земля испытала покровные оледенения 5 раз. Ледниковые режимы в среднем продолжались около 50 млн. лет, периоды межледниковья занимали около 150 - 200 млн. лет. Во время последнего ледникового периода температура воздуха была на 5 °С меньше современной. В то время, поверхность океана была покрыта льдом, и на Земле наблюдался единый ледниковый покров. Переход от максимума последнего оледенения сопровождался резкими колебаниями климата, во время которых изменения глобальной температуры составляли около 1-1,5 °С/100 лет [5]. Примерно 16 тыс. лет назад началось глобальное повышение температуры - таяние ледяных покровов Северной Америки и Европы, которое периодически сменялось небольшим похолоданием. Около 6 тыс. лет назад наблюдался климатический оптимум голоцена, при котором температуры в Европе были выше современных примерно на 2 -3 °С [72].

Примерно в это же время, за 3000 лет до Рождества Христова относится и сказание о Всемирном потопе.

Из Библии следует, что во время Потопа вся Земля была покрыта слоем воды толщиной более 5 км, а затем вода сошла до современного уровня. Если предположить, что вода испарилась в атмосферу, а иначе ей некуда было деться, то можно сосчитать характеристики климата по окончании Всемирного потопа.

Известно, что радиус Земли R3 составляет 6371,03 км, тогда, используя формулу (1) для объема шара можно рассчитать объем Земли (V3):

V3=±*n*R3, (1)

Тогда объем Земли будет равным 1082,51 * 1018 м3.

В сказании считается, что вода при Великом потопе покрыла весь земной шар и видна осталась лишь вершина горы Арарат, высота Нг которой равняется 5165 м. Тогда объем воды, покрывшей Землю можно рассчитать по формуле:

Ъ = ^з+г - Ц (2)

•а

где Ув - объем воды, м ;

Уз+Г - объем Земли + объем воздуха до высшей точки горы Арарат, м3.

18

Исходя из формулы (2) объем воды, покрывшей Землю, равнялся 2,79 * 10 м3. Тогда, зная плотность воды (рв = 1000 кг/м3) можно рассчитать массу воды по формуле:

тв = Ув* рв, (3)

Тогда масса воды, занявшая пространство 2,79 * 1018 м3,равна 2,79 * 1021 кг.

При современных условиях водяной пар (ВП) в основном содержится в тропосфере, средняя высота которой составляет около 14 км. Также водяной пар в малых количествах наблюдается и стратосфере, высота которой около 50 км. Однако, водяной пар отмечается только на высотах до 25 км, где зафиксировано образование перламутровых облаков. Тогда, для расчетов примем высоту атмосферы 25 км. Объем атмосферы можно рассчитать по формуле:

К. = уз+а - % (4)

где, Уа - объем атмосферы, м3;

Уз+г ~ объем Земли + объем воздуха до высоты 25 км, м3.

Тогда объем воздуха, используя формулу (4), равен 12,96 * 1018 м3. Если представить, что вся вода после Всемирного потопа испарилась в атмосферу, то

плотность водяного пара по формуле (3) составила бы около 215,28 кг/м°, а удельный объем - 0,00465 м7кг (у= Используя справочник Ривкина С.Л. [60]

определим, что значению удельного объема насыщенного водяного пара 0,00465 м3/кг соответствует температура равная 371,5 °С, а плотность составляет 2,14 * 107 Па. Современная температура воздуха, как известно, составляет 14-15 °С. Таким образом характеристики климата после Всемирного потопа при сделанных предположениях были бы схожи с современным климатом Венеры.

Последние 2000 лет сопровождались малым климатическим оптимумом (или средневековым потеплением), которое позже сменилось малым ледниковым периодом в ХУП-Х1Х вв. (рисунок 1).

История климата

20 ООО до н.э 10000 до н.э

1700

Наши дни

+ 3 Конец

последнего ледникового +2 периода

Гол оце новый оптиум

Средневековое потепление

Малый ледниковый период в Европе

+ 1 0

-2 -3

Отклонение от средней температуры (в градусах цельсия)

|1|1Г' "fl

PKI

1840 IS80 1900 1920 1940 1960 I960 2000 "06

Приборные измерения ьедутсяс I860 года

Рисунок 1 - Изменения температуры с 20000 лет до н.э. до наших дней [28]

В этот период отмечалось наступание ледников в Европе и в Северной Америке, а также было отмечено увеличение продолжительности ледовой блокады

Исландии [42]. Температура в малый ледниковый период была на 1 °С ниже современных значений, наблюдались более суровые зимы и гибель теплолюбивых растений. Малый ледниковый период сменился повышением температуры во второй половине XIX в., которое прервалось незначительным понижением температуры в 40-хх гг. XX века [26]. В настоящее время наблюдается плавное повышение глобальной приповерхностной температуры воздуха.

1.2 Современные тенденции изменений климата

Климат постоянно меняется, но параметры атмосферы и океана по-разному реагируют на колебания климатической системы. В климатической системе существуют различные параметры, которые могут характеризовать наблюдаемые изменения. К ним можно отнести - глобальную приповерхностную температуру воздуха (НТВ), уровень моря, площадь морского арктического и антарктического льда, площадь снежного покрова, количество осадков, зоны вечной мерзлоты.

За весь период инструментальных наблюдений (с 1850 г.) рост температуры наблюдался по всему земному шару, причем он более значителен в высоких северных широтах. Средние температуры в Арктике за последние 100 лет повышались темпами, почти вдвое превышающими глобальные средние [90].

На основе данных наземных наблюдений, полученных с метеорологических станций [85], были проанализированы изменения глобальной приповерхностной температуры воздуха за период с 1880 по 2012 гг. (рисунок 2). Средняя скорость потепления за анализируемый период составила около 0,16 К/10 лет. Так, например, в работе [43] показано, что глобальная температура воздуха за период 1976 -2005 гг. увеличивалась со средней скоростью 0,18 °С/10 лет. А в статье [12] сказано, что средняя глобальная приповерхностная температура воздуха растет со скоростью 0,17 °С за каждые 10 лет. В работе [19] предполагается, что в последние несколько десятилетий приземная температура увеличилась в среднем на 1,73 °С.

X

«

и

а. ° «

S г

CQ U 0,4

Н (N

С — ^ о

« (N 0 2

® S?

ja 00 с м

ю

0,8 0,6

«

о

« -0,2а? ^ v ^ 5 о1 оГ oiv av ^ df ¿Г Я Д1 5 Я

Я SC

<1> СП

X -0,4

5 -о,б

-0,8

годы

Рисунок 2 - Наблюдаемые изменения глобальной приповерхностной температуры

воздуха за период с 1880 - 2012 гг.

В работе Р.И. Нигматулина [49] показано, что скорость увеличения приповерхностной температуры воздуха с 1950 г. составляла около 0,1 °С/10 лет. Таким образом, можно сказать, что скорость увеличения глобальной приповерхностной температуры воздуха в последние десятилетия колеблется в диапазоне 0,17 ± 0,01 °С/10 лет.

Другим наиболее значимым параметром, указывающим на изменения климата, является повышение уровня Мирового океана. Наблюдения, проводимые с 1961 года, показывают, что повышение температуры Мирового океана прослеживается минимум до глубин 3000 м и что океан поглощает более 80 % тепла, дополнительно поступающего в климатическую систему[90]. Глобальный средний уровень моря за 1961 - 2003 гг. повышался со средней скоростью 1,8 мм в год. За период с 1992 по 2012 гг. средняя скорость увеличения уровня моря составила 3,2 мм/год [98]. На рисунке 3 показано отклонение среднего уровня моря (в мм) от средних значений 1992 - 2012 г. за период с 1992 г. по настоящее время.

GMSL from TOPEX/Poseidon. Jason-1 and Jason-2 satellite altimeter data

Seasonal signal removed _ _ Inverse barometer correction applied

40

CSIRO

i-1-■-'-1_i-1-1-i-1-I-1-1-1-1-!-1-1-L-1--1-I

19921995199« 1995199619371998 199920002001 2002 20032004 200S2006 200720082009 201020112012 2013

Years

Рисунок 3 - Повышение среднего уровня моря за период с 1992 по 2012 гг. [98]

Еще одним индикатором является изменение площади ледяного покрова. С 1978 года зафиксировано уменьшение среднегодовой площади арктического морского льда в среднем на 2,7 %/10 лет, причем в летний период процесс шел быстрее — на 7,4%/10 лет [90]. За последние 10 лет значительно сократилась площадь ледников Арктики - почти на 8 % [73]. Другие оценки [25] показывают, средняя скорость сокращения ледяного покрова с 1978 по 2007 гг. в Арктике - 4,48 % за десятилетие. В сентябре 2007 г. площадь ледяного покрова сократилась по сравнению с 2005 г. на 19,6%, став приблизительно равной 4 млн. кв. км. [Бобылев]. В 2012 году площадь льда в Арктике достигла минимального значения (3,41 млн. кв. км), что намного меньше предыдущего минимума, зафиксированного в 2007 году (4,17 млн. кв.км.). В целом, минимум 2012 года был на 3,29 млн. кв. км. (49%) ниже, чем средний минимум 1979-2000, который составляет 6,71 млн. кв. км. С начала спутниковых наблюдений за площадью ледяного покрова (1979 г.) последние 6 лет (2007 - 2012 гг.) можно охарактеризовать как года, в которых площадь льда достигала минимальных значений [97]. На рисунке 4 показано отклонение

площади морского арктического льда (в %) от средних значений 1979 - 2000 гг. за период с 1979 г. по настоящее время.

20

—Маге Ь

СП

¡•ЧТО 15ч? ' ЭЯ^ = ! ?Г»ЛЛ /ПП; ?ОС<". ?Г>.'1й ?С1 \ ?

Рисунок 4 - Наблюдаемые изменения площади морского льда за период 1979 —

2012 гг.

Однако, по последним данным [94] площадь морского льда в сентябре 2013 г. достигла (5,10 млн. кв. км), превысив значения последних трех лет (рисунок 5).

1,5

ся

Годы

-2

Рисунок 5 - Наблюдаемые изменения площади морского арктического льда за период 2002 - 2013 гг.

Количество морского льда в северном полушарии уменьшается, однако в Антарктике никаких значительных тенденций в протяженности морского льда не отмечается. За период 1979 - 2012 гг. минимум морского льда в Антарктике наблюдался в 1982 году, а максимум был достигнут в 2012 г. [87]. На рисунке 6 показана аномалия площади морского льда (в %) в южном полушарии за период с 1980 по 2012 г.

Southern Hemisphere Sea Ice Extent

December Anomalies, 14)79-2012 ^ШР

и 1 . i III III lu

ч 1 refill Я 1 Г сгаус =11 1 tu > percent per de ll> 11 llltlin kill C.KII' ■■ 4 - . . . 1 . . ~

■. ! t l 1 1 I 1 l L 1 ! : i L I i l 1 J ! i l l I 1 J. .1 t : ! i

íyxo iwo 2<хм> 2010

Yo.и

1>.н.| pi. 4IJ.-J Ilk' Nali. no! Su.-« jiiJ I.. Dxil aiL'1 NSitX'i

Рисунок 6 - Наблюдаемые изменения площади морского льда в Южном полушарии за период 1980-2012 гг. [87]

Площадь антарктического морского льда превышала средние значения в течение почти всего 2012 года. Морской лед в Южном полушарии достиг максимума 26 сентября этого года, его площадь составила 19,44 млн. кв. км. Это было самое большое значение за период наблюдений, оно выше прежнего рекорда, который равен 19,36 млн. кв. км. и отмечался в сентябре 2006 г. Площадь антарктического морского льда в сентябре увеличивалась в среднем на 0,9 % за десятилетие.

Площадь антарктического материкового льда также продолжает увеличиваться в последние десятилетия. 2 октября 2012 года площадь льда достигла рекордного значения и составила 19, 178 млн. кв. км. Предыдущий рекорд был за-

фиксирован в 2005 году, когда площадь льда достигла значения в 19,158 млн. кв. км.

В Северном полушарии, напротив, в 2012 году зафиксировано рекордное таяние ледников Гренландии. Уменьшение площади льда было зафиксировано на высочайшей точке Гренландии - станции «Саммит», где предыдущее таяние льда было зафиксировано в 1989 году. В целом за период с 2010 по 2012 г. общая масса ледников Гренландии уменьшалась со скоростью 199,72 Гт/год [16].

Помимо этого, наблюдаются многочисленные изменения и в других характеристиках климата.

Зимний снежный покров в Северном полушарии увеличивался примерно на 0,1 % за десятилетие, весенний - уменьшался со скорость примерно 2,2 % за десятилетие. Площадь снежного покрова в Северном полушарии зимой (декабрь 2011 - февраль 2012 г.) была на 0,59 млн. кв. км. выше средней, благодаря чему это значение стало 14-м среди самых больших за период наблюдений. Снежный покров в Северной Америке в течение зимы был ниже нормы и стал 4-ым среди наименьших. В то же время снежный покров в Евразии стал 4-ым среди самых больших за историю наблюдений. Весной 2012 года протяженность снежного покрова в Северном полушарии была намного ниже среднего и заняла 6-ое из наименьших за всю историю. И в Северной Америке, и в Евразии весенний снежный покров был ниже нормы. В декабре2012 года площадь снежного покрова в Северном полушарии была самой большой за историю наблюдений, превысив среднее значение на 3,0 млн. кв. км. и на 0,2 млн. кв. км. прежний рекорд, отмеченный в 1985 году. В Северной Америке снежный покров стал 13-ым в ранжированном ряду, в Евразии - вторым (оба превысили норму) [14].

Количество атмосферных осадков в XX веке увеличивалось на 0,5-1% за 10 лет в большинстве регионов Северного полушария, при этом во второй половине столетия возросла повторяемость сильных осадков [53].Значительный рост количества осадков за период 1990 - 2005 гг. отмечался в восточных частях Северной и Южной Америки, северной части Европы, северной и центральной частях Азии. В то же время, наблюдалось уменьшение осадков в различных регио-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гусакова, Мария Андреевна, 2013 год

Список литературы:

1. Абдусаматов Х.И. Солнце диктует климат Земли - СПб.: «Logos», 2009. - 197

с.

2. Алисов Б.П. Курс Климатологии / Алисов Б.П., Дроздов O.A., Рубинштейн Е.С. - JL: Гидрометеоиздат, 1952. - Ч. 1 и 2.

3. Алисов Б.П. Климатология / Алисов Б.П., Полтараус Б.В. - М.: Изд-во МГУ, 1974.-299 с.

4. Альбедо и угловые характеристики отражения подстилающей поверхности и облаков. Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Дьяченко JI.H. [и др] / под ред. Кондратьева К.Я. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981 - 232 с.

5. Анисимов O.A., Борзенкова И.И., Ванденберге Дж. [и др]. Быстрое потепление климата на границе позднеледниковья - голоцена как возможный аналог изменения климата и окружающей среды в первой четверти XXI века // Метеорология и гидрология. - 2004. - №12 - С. 31-40.

6. Антропогенные изменения климата / под ред. Будыко М.И., Израэля Ю.А. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987 - 406 с.

7. Большаков В.А. Новая концепция орбитальной теории палеоклимата. М.: МГУ, 2003 - 256 с.

8. Борисенков Е.П. Развитие топливно-энергетической базы и ее влияние на погоду и климата // Метеорология и гидрология. - 1977. - №2 - С. 3 - 14.

9. Брязгин H.H. К вопросу об альбедо поверхности дрейфующих льдов // Проблемы Арктики и Антарктики - 1959. - №1 - С. 33 - 39.

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

11. Бурлацкая Р.П. Изменение напряженности геомагнитного поля за последние 8500 лет по мировым археомагнитным данным // Геомагнетизм и аэрономия. -1970 - т. 10 - №4 - С. 694 - 696.

12. Веретенников Ю.М. Овсянникова A.B., Паремский И.Я. Глобальное отравление уничтожит цивилизацию раньше, чем глобальное потепление. [Электронный ресурс] Режим доступа: www.bmstu.ru/~dispersion.

13. Витинский Ю.И., Оль А.И., Сазонов Б.И. Солнце и атмосфера Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 351 с.

14. Гидрометцентр России. 2012 год по глобальной температуре вошел в десятку самых теплых лет [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://meteoinfo.ru/news/l-2009-10-01-09-03-06/6514-22012013-2012

15. Гинзбург А.С Губанова Д.П., Минашкин В.М. Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). — 2008. - т. LII, № 5. - С. 112-119.

16. Головко В.А. Энергетические аспекты изменений климата Земли: взгляд из космоса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2012 - т. 9, №5 - С. 140-154.

17. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата Российской Федерации: температура воздуха. - Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2012 г.-194 с.

18. Гусакова М.А., Карлин Л.Н. Влияние облачности на кратковременные климатические изменения // Ученые записки РГГМУ - 2013, №29 - С. 95 - 99.

19. Гусева М.С., Рубинштейн К.Г. Исследование чувствительности модели ОЦА Гидрометцентра России к увеличению концентрации углекислого газа в экспериментах с температурой поверхности океана из совместной модели атмосферы и океана // Вычислительные технологии. 2005. Т. 10. Специальный выпуск: Труды международной конференции и школы молодых ученых "Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде" (CITES 2005). Томск, 13-23 марта 2005 г. Часть 2. - С. 142-148.

20. Ежегодный доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2009 год. Израэль Ю.А., Груза Г.В. Алексеев Г.В. и др. М.: Росгидромет, 2010 - 65 с.

21. Ежегодный доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2010 год. Израэль Ю.А., Груза Г.В. Алексеев Г.В. и др. М.: Росгидромет, 2011 -66 с.

22. Елисеев A.B., Мохов И.И. Влияние учёта радиационного эффекта изменения альбедо поверхности суши при землепользовании на воспроизведение климата XVI-XXI веков // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2011 - Т.47. №.1. -С.18-34.

23. Зуев В.В., Зуев В.Е., Бурлаков В.Д., Долгий С.И., Ельников A.B., Невзоров A.B. Климатология стратосферного аэрозоля и озона по данным многолетних наблюдений на Сибирской лидарной станции // Оптика атмосферы и океана. 2003 -т. 16. №8-С. 719-724.

24. Зуев В.Е., Комаров C.B. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. Современные проблемы атмосферной оптики. Том 1. — JL: Гидрометеоиздат, 1986 - 264 с.

25. Изменение арктического ледяного покрова по данным спутникового пассивного микроволнового зондирования. Бобылев Л.П., Шалина Е.В., Йоханнессен О.М. [и др.] // Проблемы Арктики и Антарктики. Доклады научной конференции «Моря высоких широт и морская криосфера. 25 - 27 октября 2007 г. СПб, ААНИИ). 2008. №1 (78) - С. 38 - 47.

26. Карлин Л.Н., Самусевич И.Н. Глобальный климат, история и культура // Общество. Среда. Развитие. - 2010, Т. 1 - С. 130 - 138

27. Кислов A.B. Климат в прошлом, настоящем и будущем // МГУ. МАИК «Наука» /Интерпериодика. Минск, 2001.

28. Климат Земли: Мифы и реальность. Алимов A.A., Карлин Л.Н., Музалев-ский A.A., Самусевич И.Н., Гусакова М.А. // Приложение к журналу Безопасность Жизнедеятельности. М. 2011. №2 - 24 с.

29. Климатология / O.A. Дроздов, В.А. Васильев, Н.В. Кобышева и др.; Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 568 с.

30. Климатология и метеорология: учебное пособие по курсу «Науки о Земле» для студентов, обучающихся по специальности 28020265 «Инженерная защита окружающей среды» / сост. В.А. Михеев. - Ульяновск: УлГТУ, 2009. - 114 с.

31. Колебания климата за последнее тысячелетие // Т.А. Абрамова, Т.Т Бит-винкас, Е.П. Борисенков и др.; - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 407 с.

32. Кондратьев К.Я. Актинометрия. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1965-690 с.

33. Кондратьев К.Я. Аэрозоль и климат: некоторые результаты и перспективы дистанционного зондирования. Многофакторность изменений климата и разнообразие свойств аэрозолей // Экологическая химия. - 1998. - Т. 7. - № 2. - С. 73-85.

34. Кондратьев К.Я., Биненко В.И. Влияние облачности на радиацию и климат. Л.: Гидрометеоиздат, 1984 - 240 с.

35. Кондратьев К. Я. Вулканы и климат/ Итоги науки и техники. Метеорология и гидрология - М.: ВИНИТИ. - 205 с.

36. Коротцев О.Н. Астрономия. СПб: Азбука-классика, 2003 - 733 с.

37. Кравчук Е.Г. Сравнительная характеристика изменения прямой солнечной радиации и циркуляции атмосферы в связи с крупными вулканическими извержениями на примере вулканов Агунг и Эль-Чичон // Деп. ИЦ ВНИИГМИ—МЦД № 370 ГМ — Д84 от 14.08.84, С. 75—85.

38. Ларин И.К. Фреоны и климат Земли // Холодильная техника. 2002. - № 6. -С. 23 - 29.

39. Логинов В.Ф. Глобальные и региональные изменения климата: причины и следствия. - Минск: Тетрасистемс, 2008 — 496 с.

40. Логинов В.Ф. Новый индекс солнечной активности // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. ИЗМИРАН СО АН СССР, 1972. Вып. 21. С.-142-151.

41. Логинов В.Ф. Причины и следствия климатических изменений. Минск: На-вука 1 тэхшка, 1992. - 320 с.

42. Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня и завтра. Л.: Гидрометеоиздат, 1985 - 175

с.

43. Малинин В.Н., Гордеева С.М. О современных изменениях глобальной температуры воздуха // Общество. Среда. Развитие - 2011, №2 - С. 215 - 221.

44. Малинин В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. РГГМУ, 2008 - 408 с.

45. Матвеев JI.T. Физика атмосферы: Учебное пособие / под ред. Лапина О.В.; -3-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. - 778 с.

46. Монин А. С. Введение в теорию климата. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982.

47. Монин A.C., Шишков Ю.А. Климат как проблема физики // Успехи физ. Наук. 2000. Т. 170. № 4. С. 419-445.

48. Моханакумар К. Взаимодействие стратосферы и тропосферы // Под. Ред. Алексеева Г.В., пер. с англ. Лукьяновой Р.Ю. М.: Физматлит, 2011. - 452 с.

49. Нигматулин Р.И. Океан: климат, ресурс, природные катастрофы // Вестник Российской академии наук, том 80. №8, 2010 - С. 675 - 687.

50. Облака и климат. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я., Козодеров В.В. [и др.]. Л.: Гидрометеоиздат, 1986 - 512 с.

51. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы. Под ред. Болина Б., Дееса Б.Р, Ягера Дж, Уоррика Р. Л.: Гидрометеоиздат, 1989 - 557 с.

52. Пабат А. А. Глобальные изменения климата: антропогенная и космогенная концепции // Энергия, 2006, № 7, С. 42-46.

53. Переведенцев Ю.П., Наумов Э.П., Шанталинский K.M. Современные глобальные и региональные изменения климата. Географический вестник ПГУ.-Пермь, 2006.- № 2.

54. Переведенцев Ю.П. Теория климата. - Казань: Казан, гос. ун-т, 2009. - 504

с.

55. Пивоварова З.И. Многолетние интенсивности солнечной радиации по наблюдениям актинометрических станций// Труды ГТО. 1968. Вып. 233 - С. 17-37.

56. Покровский О.М. Климатология облачности по результатам международного спутникового проекта // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2012. № 565. С. 115-131.

57. Последствия изменения климата для качества воздуха. Том 58 (1) - Январь 2009 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.wmo.int/pages/publications^ulletin_m/archive/58_l_m/58_l_brasseur_ru. html

58. Проявление фазы Эль-Ниньо - Южное колебание в географическом положении внутритропической зоны конвергенции / В. Н. Еремеев [и др.] // Доповда Нацюнально'1 Академи наук Украши : наук.-теорет. журн. - 2011. - № 10. - С. 9398

59. Реакция системы океан-атмосфера на внешние воздействия / Каган Б.А., Рябченко В.А., Сафрай A.C. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 304 с.

60. Ривкин C.JL, Александров A.A. - Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. - 2-е изд., перераб., и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984 -80 с.

61. Росгидромет, 2008: Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том I. Изменения климата/ Е.М. Акентьева, Г.В. Алексеев, O.A. Анисимов и др.; М.: Росгидромет, 2008. — С. 112-213.

62. Сазонов Б.И. Космические лучи и изменения климата // Астрофизические явления и радиоуглерод. Тбилиси, 1978, С. 139- 153.

63. Семенов С.М. Антропогенное возмущение глобального климата С02 // Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий. Проблема Киотского протокола: Материалы Совета-семинара при Президенте РАН. М., 2006, С. 165 - 182.

64. Семенов С.М. Парниковые газы и современный климат Земли. М.: Издательский центр «Метеорология и гидрология», 2004 - 175 с.

65. Состояние и распределение земельных ресурсов мира [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://geo-ecology.ru/zemlya-i-eyo-resursy-416.html

66. Углекислый газ в атмосфере: Пер. с англ./ Под ред. В. Баха, А. Крейна, А. Берже, А. Лонгетто. - М.: Мир, 1987. - 534 с.

67. Фейгельсон Е.М., Краснокутская Л.Д. Потоки солнечного излучения и облака. -Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 158 с.

68. Хмелевцов С.С. (ред). Вулканы, стратосферный аэрозоль и климат Земли. Л.: Гидрометеоиздат. 1986.-255 с.

69. Хромов С.ПМетеорология и климатология/ Петросянц М.А. - М.: Изд-во МГУ: Наука, 2006. - 582 с.

70. Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л.: Гидроме-теоиздат, 1974 - 568 с.

71. Эколого-географические последствия глобального потепления климата XXI века на Восточно-Европейской равнине и в Западной Сибири: Монография/ под ред. Н.С. Касимова и А.В. Кислова. - М.: МАКС Пресс, 2011. - 496 с.

72. Andrew Goudie. Environmental change. Oxford University Press, 1992. - 161

P-

73. Arctic Climate Impact Assessment. Impact of Warming Arctic. Cambridge University Press, 2004 - 18 p.

74. Attribution of the present-day total greenhouse effect. G.A. Schmidt, R.A. Ruedy, R.L. Miller, A.A. Lacis. Journal of Geophysical Research. №115, 2010, P. 1 - 6, DOI: 10.1029/2010Л)014287

75. Bartman F.L. The reflectance and scattering of solar radiation by the Earth -Techn. Report, NASA Contract N NASr-54 (03), Washington, D.C., 1967

76. Bengston L., Roeckner E., Stendel M. Why is the global warming proceeding much slower than expected? // Journal Geophys. Res., 1999 № 104 - P. 3865 - 3876.

77. Cape Grim Greenhouse Gas Data. CSIRO. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.csiro.au/greenhouse-gases.

78. Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.grida.no/publications/other/ipcc_tar/ ?src=/climate/ipcc_tar/wgl/222.htm

79. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Working group I. Contribution to the Fifth assessment Report of the IPCC [Электронный ресурс]. Режим доступа: http ://www.ipcc.ch/report/ar5/wg 1 /#.Up Wknie5 fsO

80. Clouds&Radiation by Steve Graham, March 1, 1999. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Clouds/.

81. Clouds and the Earth Radiant Energy System (CERES) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ceres.larc.nasa.gov/

82. Data Product Documentation And Software Available On-Line. ISCCP. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://isccp.giss.nasa.gov/index.htm

83. Eddy J.A., Gilliland R.L., Hoyt D.V. Changes in the solar constant and climatic effects. Nature, 1982 - № 300. P. 689 - 693 p.

84. Foukal P.V. Solar luminosity variation on directly observable time scales: observational evidence and basic mechanisms, in Sun and Climate, CNES/CNRS/DGRST Conference proceedings, 1980 - 275 - 284 p.

85. GISS Surface Temperature Analysis. National Aeronautics and Space Administration [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://data.giss.nasa.g ov/gistemp/graphs_v3.

86. Global Analysis. National Climatic Data Center NOAA [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/2012/13.

87. Global Snow and Ice. National Climatic Data Center NOAA [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global-snow/.

88. Global surface temperature. Met Office. Global average temperature time series [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.metoffice.gov.uk/re search/monitoring/ climate/ surface-temperature

89. Henson R. The rough guide to Climate Change. London. Penguin Books Ltd., 2008 - 384 p.

90. Intergovernmental Panel on Climate Change (2007), Climate Change 2007: The Physical Science Basis, report, Cambridge University Press, New York City, 996 p.

91. Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, Jeffrey Kiehl. Earth's global energy budget// American Meteorological Society DOI: 10.1175/2008BAMS2634.1

92. Kiehl J.T. and Trenberth K.E. Earth's annual global mean energy budget // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1997. Vol. 78 - 197 - 208 p.

93. Loeb, Norman G., Kory J. Priestley, David P. Kratz, Erika B. Geier, Richard N. Green, Bruce A. Wielicki, Patricia O'Rawe Hinton, Sandra K. Nolan, 2001: Determination of Unfiltered Radiances from the Clouds and the Earth's Radiant Energy System Instrument. J. Appl. Meteor., 40, 822-835. doi: http://dx.doi.org/10.1175/1520-0450(2001)040<0822:DOURFT>2.0.CO;2

94. National Snow and Ice Data Center [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://nsidc.org/

95. National Weather Center. Climate Prediction Center. El-Nino/Southern Oscillation [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cpc.ncep.no aa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml

96. Oliver J.E., Hidore J.J. Climatology. An atmospheric science. Prentice Hall. New Jersey. 2002.-410 p.

97. Sea Ice. D. Perovich, W. Meier, M. Tschudi, S. Gerland, J. Richter-Menge// Arctic Report Card: Update for 2012. Tracking recent environmental changes. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/ sea_ice.html

98. Sea Level Rise. Understanding the past - Improving projections for the future. Historical sea level changes [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.cmar.csiro.au/sealevel/sl_hist_last_15.html

99. Sloan Т., Wolfendale A.W. Cosmic rays, solar activity and climate. Environmental Research Letters 2013 №8, doi:l0.1088/1748-9326/8/4/045022

100. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide. Earth System Research Laboratory. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/cc gg/trends.

101. Total solar irradiance Data. Solar Radiation and Climate Experiment [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://lasp.colorado.edu/home/sorce/data/tsi-data/.

102. World Meteorological Organization. Press Release №965 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.wmo.int/pages/mediacentre/pres s_releases/pr_965_en.html