Ожидаемые антропогенные изменения климата

Известно, что предсказуемость поведения системы океан-атмосфера ограничена 2 - 3 неделями. Но, хотя динамическая система океан-атмосфера чувствительна к малым возмущениям и потому неустойчива, медленно меняющиеся компоненты этой системы могут быть предсказуемы на более значительных временных масштабах. Чтобы исключить влияние начальных условий и особенности конкретной ГКМ, практикуются расчеты от разных начальных условий и с разными ГКМ. Получается целый ансамбль решений и задача сводится к расчету изменений вероятности климатических состояний на основе таких расчетов. В случае успеха можно будет считать, что климат предсказуем на десятилетия и более. Подтверждением этому служит успешное воспроизведение трендов 20-го столетия, обусловленных воздействиями естественного и антропогенного характера, помощью нескольких ГКМ. Это позволяет надеяться, что можно оценить предстоящие изменения климата. Но для этого надо знать, как будущие выбросы, так и изменения концентрации парниковых газов.

Силами МГЭИК был разработан набор сценариев будущих выбросов парниковых газов в атмосферу в 21-м столетии. Сюжетные линии сценариев основаны на различных гипотезах о будущем мировом развитии. Мировое развитие определяется демографическими, экономическими и технологическими факторами, от которых, в свою очередь, зависит интенсивность использования ископаемого топлива и выбросы в атмосферу парниковых газов и аэрозолей. Модели углеродного цикла позволяют рассчитать изменения концентрации парниковых газов, соответствующих каждому сценарию, которые называют проекциями в отличие от прогнозов, поскольку неизвестно какой сценарий осуществится в действительности.

Затем для каждой проекции концентрации парниковых газов уже с помощью многих имеющихся ГКМ выполняются многократные интегрирования, позволяющие получить проекции для всех сценариев и для каждого в отдельности в терминах температуры, осадков и других климатических переменных. На Рис. 5 приведены примеры таких расчетов для трех сценариев. (Единицы концентрации парниковых газов ppm (parts per million) и ppb (parts per billion) – отношения числа молекул парникового газа к общему числу молекул в сухой атмосфере.)

Согласно расчетам с использованием ГКМ и полного набора сценариев, в течение 1990-2100 гг. повышение средней глобальной ТВП может составить от 1.5⁰С до 5.8⁰С. Такое потепление не имеет прецедентов в течение последних десяти тысяч лет!

Уровень мирового океана может повыситься от 0.09 до 0.88 м.

Следует подчеркнуть, что диапазон возможных изменений очень велик, так как использован большой набор допустимых сценариев эмиссии парниковых газов. Какой сценарий осуществится в действительности, зависит в значительной мере от стратегии человечества.

О том, как ожидаемые изменения могут быть распределены в пространстве, можно судить по проекциям возможных изменений температуры воздуха (Рис. 6) и атмосферных осадков (Рис. 7) к 2050 году. Эти результаты получены с помощью модели английской метеослужбы для сценария "обычная практика", в соответствии с которым не будут предприниматься специальные меры по изменению эмиссии парниковых газов.

Более или менее уверенно можно говорить о более интенсивном потеплении суши, по сравнению с поверхностью Земли в целом, – в частности, в высоких широтах в холодное время года. Потепление в северных регионах Северной Америки и в северной и центральной частях Азии превышает средние глобальные оценки на 40%, в то время как в южной и юго-восточной Азии летом и в Южной Америке зимой потепление оказывается меньшим средне-глобального.

Осадки, вероятно, возрастут во внетропических широтах Северного полушария и в Антарктиде зимой. В низких широтах возможны как усиление, так и ослабление осадков, в зависимости от сценариев выбросов.

Большинство ГКМ указывают на возрастание максимальных и минимальных значений температуры, увеличение числа жарких дней – практически для всей суши; рост количества случаев интенсивных осадков – для многих регионов суши во внетропических широтах Северного полушария, уменьшение числа холодных дней – практически для всей суши, сокращение амплитуды суточного хода температуры – для большинства регионов суши. Относительно возможных изменений ряда других экстремальных явлений (например, штормов в средних широтах) современные ГКМ не позволяют делать уверенных предположений. А некоторые из явлений сравнительно мелкого масштаба (например, грозы, торнадо, град, молнии) попросту не воспроизводятся современными ГКМ. Оценки будущих изменений Эль-Ниньо (в ряде ГКМ тенденции к усилению сохраняются) в настоящее время следует считать лишь предварительными.

Следует отметить, что масштаб ожидаемых изменений климата, в частности температуры, за половину столетия (порядка градуса) значительно меньше, чем изменения в пространстве между тропиками и полюсами, между зимой и летом и даже между ночью и днём. Такие изменения температуры человек вряд ли заметит в своей повседневной практике. Для обнаружения таких малых изменений необходимы сложные изощренные методы исследований и данные высококачественных наблюдений.

Рис. 5 Ожидаемые изменения эмиссии (вверху), концентрации (в середине) парниковых газов (в единицах эквивалентной концентрации углекислого газа) и глобально осредненной температуры приземного воздуха (внизу).

Рис. 6 Оценка ожидаемых изменений температуры воздуха к 2050 году по отношению к нормам за 1961 – 1990 годы.

Рис. 7 Оценка ожидаемых изменений атмосферных осадков к 2050 году по отношению к нормам за 1961 – 1990 годы.

В заключение рассмотрим (Рис. 8) общую картину прошлых и возможных в будущем изменений концентрации парниковых газов и соответствующих им изменений температуры воздуха у поверхности. Показаны изменения, соответствующие двум экстремальным, высокому и низкому, и одному умеренному сценарию эмиссии. Соответствующие им изменения температуры воздуха, полученные по результатам моделирования с несколькими лучшими моделями и многократными интегрированиями, образуют веер результатов с возможным ростом температуры к 2100 году от 1. до 5.8⁰С и около 2.5⁰С при умеренном сценарии. Обратим внимание на взрывной характер уже начавшихся и предстоящих изменений по сравнению с предшествующим тысячелетием!

Ясно, что человечеству впервые предстоит встретиться со столь быстрыми изменениями климата.

Рис. 8 Наблюдаемые и ожидаемые изменения концентрации (а) парниковых газов (в единицах эквивалентной концентрации углекислого газа) и глобально осредненной температуры приземного воздуха (б).

Теперь попытаемся оценить, насколько можно смягчить надвигающиеся изменения. Для этого рассмотрим, что произойдет, если бы удалось осуществить сценарий эмиссии парниковых газов, позволяющий добиться стабилизации концентрации парниковых газов на уровне 450 – 1000 ppm через 100 – 300 лет (см. Рис. 9, вертикальные оси не шкалированы, так как выводы не достаточно точны). Для этого пришлось бы добиться снижения эмиссии в 3 – 5 раз за 100 – 200 лет (что мало вероятно!). В этом случае температура будет продолжать расти в течении 100 – 150 лет и стабилизируется на уровне на 2 – 3⁰С выше теперешней. Уровень океана будет повышаться много веков в результате таяния льда.

Рис. 9 Требуемые для стабилизации изменения эмиссии и соответствующие им ожидаемые изменения концентрации парниковых газов и глобально осредненной температуры приземного воздуха и уровня мирового океана.

Таким образом, даже самые героические меры не способны радикально изменить ситуацию в близком будущем и остановить начавшийся процесс потепления. Однако эти меры необходимы в интересах будущих поколений.