авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Георгиевич пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления

-- [ Страница 1 ] --

УДК 551.583

На правах рукописи  

Шерстюков Борис Георгиевич

Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления

Специальность 25.00.30 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук



Казань-2008

Работа выполнена в Государственном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных»

Научный консультант: Доктор географических наук, профессор

Переведенцев Юрий Петрович

Официальные оппоненты: Доктор географических наук, профессор

Калинин Николай Александрович

Доктор географических наук, профессор

Семенов Евгений Константинович

Доктор физико-математических наук

Гинзбург Александр Самуилович

Ведущая организация: Институт географии Российской Академии Наук

Защита состоится 17 апреля 2008г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.081.20 по специальности 25.00.30- метеорология, климатология, агрометеорология в Казанском государственном университете по адресу: 420018, г. Казань, ул. Кремлевская, 18, корп.2, 15 этаж, аудитория 1512.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Н.И.Лобачевского Казанского государственного университета

Автореферат разослан __________ 2008г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кандидат географических наук Ю.Г. Хабутдинов

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Факты об изменении климата последних десятилетий уже не оставляют сомнений в том, что климат изменяется и это происходит с нарастающей скоростью. Влияния изменений климата на экономику и жизнедеятельность человека становятся все более заметными. Несмотря на то, что вопрос о причинах современного глобального потепления не является до конца решенным, в исследованиях многих ведущих климатологов мира делается вывод об антропогенном характере потепления, связанного с ростом концентрации СО2, метана и других парниковых газов в атмосфере. Признание антропогенного фактора в качестве главной причины изменения климата означает, что человечество в своем развитии достигло потенциала, способного создавать крупномасштабные и необратимые изменения в климатической и экологических системах Земли. Совместно с естественными колебаниями климата эти изменения проявляются, как на глобальном и региональном уровнях, так и на континентально-океаническом взаимодействии.

Изменения климата могут оказывать как позитивное, так и негативное влияние на естественные и социально-экономические системы, однако, по многим оценкам, отрицательные последствия в большинстве регионов Земли могут оказаться доминирующими.

Угроза необратимости происходящих современных изменений глобального и регионального климата с их негативными последствиями, недостаточная изученность причин и пространственно-временных закономерностей происходящих изменений климата, а также связанная с этим неопределенность в планировании стратегических мер по ослаблению изменений климата делает тему диссертации актуальной.

Проблема изменений климата становится одной из важнейших проблем мировой политики и обсуждается на самом высоком уровне. В июне 2007г. на саммите «большой восьмерки» одним из главных был вопрос о борьбе с парниковым эффектом и о сокращении выброса углекислого газа в атмосферу. Государства-участники саммита взяли на себя обязательства существенно сократить выброс парниковых газов в атмосферу. Высказана необходимость дальнейших обсуждений проблемы климата в рамках ООН. В сентябре 2007г. на саммите Азиатско-тихоокеанского экономического сотрудничества признана необходимость принятия мер, для того, чтобы «замедлить, остановить и затем повернуть обратно» процесс глобального потепления климата путем ограничения энергопотребления и сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу, несмотря на сопутствующие этому неизбежные задержки темпов экономического развития многих стран. Присуждение Нобелевской премии 2007 г. группе МГЭИК за исследования в области антропогенного воздействия на климат значительно поднимает престижность проблемы.

Цель работы

Описание совокупности региональных и сезонных различий в современных изменениях климата, выявление основных составляющих физического механизма формирования пространственных и сезонных особенностей изменений климата в период интенсивного глобального потепления и разработка статистической модели прогноза его изменений до 2025г.

Для достижения цели решались следующие задачи:

  • Разработка методики проведения статистической обработки данных о состоянии климата Земли для выявления вклада антропогенного и естественных факторов в изменения климата на основе всестороннего анализа «экспериментов» поставленных самой природой в разных сезонах, регионах и во времени.
  • описание глобальных, региональных и сезонных особенностей изменения климата за весь период инструментальных гидрометеорологических наблюдений и, особенно, в последние десятилетия.
  • оценка изменений климата в различных физико-географических условиях формирования радиационного баланса. Выделение парникового эффекта при наличии и отсутствии облачности.
  • оценка многолетних изменений крупномасштабного теплового взаимодействия отдельных компонент климатической системы;
  • описание физико-статистической зависимости между изменениями и изменчивостью климата;
  • построение статистической модели климата с целью оценок его состояния на ближайшую перспективу.

Объектом исследования являлись современные изменения глобального и регионального климата.

Соотношения между антропогенными и естественными факторами менялись за последнее столетие, что определяло соотношение глобальных и региональных изменений климата. В этой связи пространственная и сезонная структура и крупномасштабные факторы изменений климата в период интенсивного глобального потепления являются основным предметом защиты. При этом рассматриваются изменения и изменчивость климата, строится статистическая модель предстоящих изменений климата.

Научная новизна результатов.

  • Впервые по данным до 2005 года изучены региональные изменения структуры годового хода температуры воздуха на континентах в связи с изменениями глобального климата и показана зависимость этих изменений от географической широты и удаленности от океана.
  • Автором предложена методика объективной классификации сезонной структуры трендов температуры воздуха в различных регионах.
  • Предложен индекс сезонной инерционности атмосферы, который косвенно оценивает крупномасштабное взаимодействие атмосферы с океаном. Впервые обращено внимание на изменение инерционных свойств климатической системы, определяющих некоторые особенности последующих изменений и изменчивости климата.
  • На основе анализа индекса инерционности атмосферы впервые показана многолетняя тенденция ослабления крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана, сопровождающаяся ослаблением демпфирующего влияния океана на антропогенное потепление климата. Получено косвенное подтверждение наличия океанической и парниковой составляющих в изменениях глобального климата.
  • Впервые дано объяснение причин усиления изменчивости и экстремальности климата. Описаны региональные и сезонные особенности межгодовой и пространственной изменчивости климата и показано, что изменчивость климата возросла на континентах в районах ослабления влияния океана на атмосферу.
  • Получены количественные оценки вклада изменений облачности в общую дисперсию температуры воздуха на различных внутригодовых интервалах с детализацией по пятидневкам и показано, что увеличение количества облачности, обусловленное усилением циклоничности в последние десятилетия на территории России, способствовало дополнительному потеплению климата в холодное полугодие (парниковый эффект облачности) и ослаблению потепления в теплое полугодие (экранирующий эффект).
  • Впервые показано влияние парниковых газов на тренды температуры в безоблачной сухой атмосфере. Получены оценки трендов многолетних изменений температуры воздуха не связанных с изменениями количества облачности и влажности воздуха.
  • Впервые показано, что антропогенная составляющая потепления климата наиболее заметна в таких физико-географических условиях, при которых естественный радиационный баланс у земли близок к нулю или отрицательный.
  • Совокупность представленных результатов впервые описывает основные составляющие физического механизма формирования пространственных и сезонных особенностей современных изменений климата.
  • Разработана статистическая модель изменений климата, которая на предстоящие 20 лет описывает климат точнее, чем динамические модели.

Практическая значимость полученных результатов.

С учетом результатов анализа изменений современного климата разработана структура региональных климатических справочников для условий меняющегося климата, подготовлены и изданы (в соавторстве) региональные справочники по четырем субъектам федерации (Калужская и Самарская области, Чувашская Республика, Татарстан) и для семи субъектов справочники подготовлены в электронном виде на компьютерных дисках (Смоленская, Тульская, Ульяновская, Брянская, Саратовская, Ивановская и Орловская области).

Статистическая модель регионального климата, разработанная автором диссертации, использовалась в Федеральном государственном унитарном геологическом предприятии «Гидроспецгеология» (Министерство природных ресурсов РФ) для годового и сезонного прогнозирования региональной активности опасных экзогенных геологических процессов с 2002 по 2007 год при ведении государственного мониторинга состояния недр в различных регионах Российской Федерации. Составленные прогнозы позволили предсказать ряд активизаций опасных экзогенных геологических процессов на Кавказе и в других регионах.

Результаты исследований изменений климата и комплексного применения различных моделей климата Земли использованы при выполнении НИР Росгидромета №: 1.2.6.10 (2001г); 3.1.38 (2004г); 2.1.1.6, 1.3.2.19, 1.3.3.21, 1.3.4.23, 1.3.4.24 (2005-2007гг.), Федеральных целевых программ "Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных последствий" (2001-2002гг.) и «Мировой океан» (2003-2006гг.)

Многолетняя работа в области статистической обработки и анализа метеорологической информации способствовали подготовке Программы учебного курса для ВУЗов «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений», утвержденная министерством образования РФ. (Авторы А.А. Исаев, Б.Г. Шерстюков. Программа дисциплины «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений». -Министерство образования РФ, Учебно-методическое объединение по классическому университетскому образованию. Учебно-методическое обеспечение специальностей 012700-Гидрология, 012800-Океанология. Москва, 2002, с.126-131).

Исходные данные, методы исследования, достоверность и обоснованность результатов

В работе использовались результаты наблюдений на гидрометеорологических станциях Северного и Южного полушарий Земли за весь период имеющихся регулярных наблюдений. В связи с малочисленным количеством длиннорядных станций для анализа климата начала ХХ века использовались только обобщенные данные. Более подробный пространственно-временной анализ проводился по станциям Земли и особенно Северного полушария, начиная с 1920 года. Достаточно полная сеть станций (более 11000) использовалась для анализа изменений климата с 1970-х годов по 2005 год.

Для обработки применялись классические методы статистического анализа и оценки достоверности полученных результатов, а также методы предложенные соискателем. Визуализация пространственных результатов выполнена на основе геоинформационной системы.

На защиту выносятся:

  1. Пространственные и сезонные закономерности изменений и изменчивости климата в период интенсивного глобального потепления.
  2. Оценка величины тренда антропогенных изменений климата в зависимости от физико-географических условий формирования радиационного баланса.
  3. Оценка парникового эффекта в трендах температуры при безоблачной сухой атмосфере
  4. Индекс инерционности атмосферы.
  5. Временные закономерности ослабления крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана (по косвенным данным)
  6. Соотношения между сезонной инерционностью атмосферы, изменениями и изменчивостью климата.
  7. Статистическая модель изменений климата.

В настоящей работе представлены научные результаты, полученные лично автором при выполнении исследований по проблеме изменений климата за период с начала 1970-х годов по настоящее время.

Апробация результатов диссертации

Материалы исследований докладывались и получили положительную оценку на Международных, Всесоюзных и Всероссийских научных конференциях, на семинарах учреждений Росгидромета и университетов России:

  • 1-е Всесоюзное совещание "Солнечно-атмосферные связи в теории климата и прогнозов погоды". (Москва, 1972г).
  • Пятое Всесоюзное совещание "Применение статистических методов в метеорологии". (Казань 1985г.).
  • Всесоюзная конференция "Космос и метеорология". (Москва,1985г.)
  • International Symposium "Relation of Climatic Variability biological and Physicochemical Processes with Solar activity and other environmental factors". (Pushcino, 1993г.)
  • Всероссийская научная конференция по результатам исследования в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды. (Москва, 1996г.)
  • Всероссийская Конференция "Атмосфера и здоровье человека". (С.-Петербург, 1998г.)
  • Международная конференция "Экспедиционные исследования мирового океана и океанографические информационные ресурсы. (Обнинск, 1998г)
  • Совещание представителей УГМС России по проблеме долгосрочных прогнозов погоды и обслуживания потребителей гидрометеорологической информации. ГМЦ России. (Москва, 1998г.)
  • Международная научно-практическая конференция «Проблемы гидрометеорологии и экологии». (Алматы, 2001);
  • Форум «Великие реки». (Нижний Новгород 2001, 2002, 2007гг.)
  • Всемирная конференция по изменению климата. (Москва, 2003г.)
  • 5th AMS Symposium on Fire and Forest Meteorology joint with 2nd International Wildland Fire Ecology and Fire Management Congress. (Orlando, Florida, 2003)
  • Международная конференция, посвященная 95-летию со дня рождения П.И.Мельникова «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения». (Пущино, 2003г.)
  • Вторая открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса” (Москва, 2004)
  • Всероссийская научная конференция, посвященная 200-летию Казанского университета «Современные глобальные и региональные изменения геосистем». (Казань, 2004).
  • 16th Symposium on Global Change and Climate Variations. (San Diego, California, USA, 2005)
  • First CliC International Science Conference. (Beijing, China, 2005)
  • Совещание по международному проекту NEESPI. (AGU Fall, Meeting, an San Francisco, USA, 2006)
  • Конференция по гидрометеорологической безопасности (Москва 2006)
  • 7-й Международный конгресс «Вода: экология и технология», ЭКВАТЭК-2006. (Москва, 2006);
  • Межведомственный научный семинар "Глобальные изменения природной среды". Географический факультет МГУ и Секция наук об окружающей среде РАЕН. (Москва, 2007г.)
  • Международная научно-практическая конференция «Геоситуационный анализ» посвященная 75-летию кафедры экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета. (Казань, 2007г.)
  • Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы современной гидрометеорологии и геоэкологии». (Ростов-на-Дону, 2007г.).
  • VII научно-практическая конференция «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан». (Казань, 2007).
  • Всероссийская научная Конференция "Природно-ресурсный потенциал Республики Татарстан и сопредельных территорий" (Казань, 2007).

Результаты докладывалась также на семинаре в Институте метеорологии им. Макса Планка в Гамбурге (Германия), где автор проходил стажировку (2003 год), на семинаре метеослужб Евросоюза (2005 год) в Нюрнберге (Германия) и на заседании группы Экспертов ВМО по верификации прогнозов (Токио, 2005г).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 58 научных работ. В том числе 14 работ опубликовано в журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, а шесть работ являются коллективными монографиями, из них в четырех соискатель является первым автором.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы 327 л., иллюстраций 110, таблиц 24, библиография насчитывает 152 источника.

В первой главе кратко описывается состояние исследований по проблеме изменений климата, исходные данные, результаты анализа длительности, полноты и пространственного распределения существующей сети метеорологических станций Земли в разные годы. Показано, что, только начиная примерно с 1920 года, густота сети метеорологических станций на Земле становится удовлетворительной для пространственного анализа изменений климата. Начиная с 1960-х годов, густота станций становится достаточной для получения надежных оценок. Исходя из анализа наблюдательной сети в различные годы, представляется необоснованным проводить пространственный анализ и пространственные обобщения трендов за более ранний период (1 – 2 десятилетия ХХ столетия). Однако использование обобщенных данных возможно за более ранние годы.

Обращено внимание на известное существование двух эпох потепления климата в течение ХХ века и на необходимость учета этого обстоятельства при выборе начального года в анализе многолетних трендов температуры. Не рекомендуется за начало ряда для вычисления климатического тренда выбирать конец 30-х или начало 40-х годов, на которые приходится пик первого глобального потепления. В некоторых регионах потепление продолжалось до 60-х годов, что необходимо учитывать при выборе начальных лет для анализа. В противном случае вычисляемый тренд к концу века будет сильно занижен и может даже изменить знак. С учетом публикаций, в которых указывается на различную природу первого (до 1945г.) и второго глобального потепления (с 1976г.) необходим дифференцированный анализ. Рекомендовано для анализа вековых изменений использовать данные, начиная примерно с 1920 года, а для оценок и анализа изменений в период интенсивного потепления целесообразно использовать данные с середины 1970-х годов.

Описаны как стандартные, так и оригинальные (авторские) методы обработки данных. К последним относятся метод объективной классификации сезонной структуры трендов температуры воздуха в различных регионах, метод выделения ритмов во временных рядах, предложен индекс для оценки тепловой сезонной инерционности атмосферы.

Описаны универсальные методы оценки достоверности результатов, использованные в нескольких последующих главах. Приводятся пояснения по принятой в работе терминологии различных состояний климата, которая еще не вполне утвердилась в научной литературе.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.