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:     | 1 || 3 | 4 |

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

-- [ Страница 2 ] --

Во второй главе излагаются результаты исследований изменений климата по сезонам и регионам. В первом разделе главы рассматривается изменение зонально-осредненных сезонных аномалий температуры воздуха над континентами и аномалий температуры поверхности океана. По обобщенным данным исследуется годовой ход аномалий температуры воздуха и поверхности океана на различных временных отрезках ряда более, чем за столетнюю историю наблюдений. Выполнено сопоставление изменений сезонных аномалий температуры воздуха и поверхности океана. Показаны согласованные изменения сезонных аномалий температуры поверхности океана и температуры воздуха над континентами с конца XIX века до середины 1970-х годов, а в последующие годы выявлено их рассогласование, совпавшее с началом второго глобального потепления.

Выполнен расчет трендов температуры на метеорологических станциях земного шара, построены карты трендов и подробно изучены пространственные особенности величины и знака трендов температуры по четырем сезонам и за год. Показано, что глобальное потепление сопровождается неоднозначными изменениями регионального климата и сезонными особенностями. На континентах Земли преобладают положительные тренды температуры воздуха, но выделяются также районы заметных отрицательных трендов.

Изменения регионального климата зависят от высоты станции над уровнем моря (обширные возвышенности и горные плато) и пространственной ориентации горных массивов на пути движения воздушных масс. В разных сезонах года влияние рельефа на изменения климата может проявляться с разным знаком. Характер сезонных и региональных различий влияния рельефа на изменения климата согласуется с известными представлениями об атмосферной циркуляции как одним из факторов формирования регионального климата.

Многолетние тренды температуры, вычисленные отдельно для каждого месяца, послужили основой для анализа годового хода трендов температуры на каждой из 11000 станции. Методом объективной классификации обобщены результаты анализа всей информации о трендах температуры воздуха над континентами. Выявлено 6 типов годового хода трендов и характерная структура годового хода трендов температуры воздуха в каждом регионе Земли, которая в графической интерпретации представляется одной полной волной с максимальным трендом в одном сезоне и минимальным (иногда отрицательным) трендом в сезоне, отстоящем на полгода. Главное отличие разных типов сезонной структуры изменений климата в различных регионах земного шара заключается в сдвиге интервалов максимальных и минимальных трендов (рис.1).

 Типовые изменения линейного тренда температуры воздуха по месяцам (оС/10лет) в-0

Рис.1. Типовые изменения линейного тренда температуры воздуха по месяцам (оС/10лет) в различных регионах земного шара. 1920-2005гг.

 продолжение). Типовые изменения линейного тренда температуры воздуха по-1

Рис.1 (продолжение). Типовые изменения линейного тренда температуры воздуха по месяцам (оС/10лет) в различных регионах земного шара. 1920-2005гг.

Построены карты распределения станций с разными типами годового хода трендов. Выявлены регионы наибольших трендов температуры в том или ином сезонном интервале. С учетом географического положения станций с разными типами годового хода трендов получено, что сезонные и пространственные особенности наибольших и наименьших трендов температуры взаимосвязаны. Обнаружено, что географическая широта и, в некоторой степени близость океана, определяют сезон с максимальной величиной тренда температуры и отстоящий на полгода сезон минимальных трендов. За последние три десятилетия повторно выполнена типизация годового хода трендов по эталонам, представленным на рис.1. Вычислена повторяемость по широтным зонам Северного полушария каждого типа годового хода трендов (табл.1).

Таблица. 1

Повторяемость (в %) типов годового хода трендов температуры по географическим широтам Северного полушария по данным за 1974-2005гг.

Географическая широта Тип 1 Тип 2 Тип 3 Тип 4 Тип 5 Тип 6
0 0 0 0 0 0 0
5 0.7 2.2 0 5.4 10.3 3.8
10 6.1 1.4 1.5 7.1 0 3.8
15 2.7 1.4 1.5 9.7 6.9 7.7
20 3.4 1.4 0 3.6 17.2 9.6
25 6.1 0 4.6 1.8 10.3 13.5
30 4.1 5.1 3.1 12.5 3.4 0
35 6.1 4.3 7.7 14.3 3.4 3.8
40 8.1 5.8 4.6 16.1 3.4 1.9
45 12.8 6.5 7.7 10.7 0 3.8
50 18.2 12.3 3.1 1.8 0 5.8
55 5.4 22.5 7.7 0 3.4 5.8
60 6.8 18.8 9.2 3.6 10.3 11.5
65 8.1 10.1 24.6 1.8 20.7 5.8
70 4.7 6.5 21.5 5.4 6.9 9.6
75 4.1 0.7 3.1 5.4 3.4 5.8
80 2.7 0.7 0 0 0 7.7

Табл.1 показывает, что сезонная структура трендов имеет зональность, каждый из шести типов сезонных изменений трендов преимущественно локализуется в узкой широтной зоне. Из табл.1 видно, что январские потепления (рис.1, тип 1) наиболее часто наблюдаются на широтах 45-50ос.ш. Потепления мартовские (рис.1, тип 2) - преимущественно на широтах 50-65ос.ш. В мае потепления (рис.1, тип 3) наблюдаются еще более севернее, за полярным кругом (65-70ос.ш.). Осенью (рис.1, типы 5 и 6), потепление появляется на широтах 60-65ос.ш., весной на тех же широтах - похолодание. Во всех перечисленных случаях сочетание соответствующего сезона с потеплением и широтной зоны соответствует условиям с малым притоком прямой солнечной радиации (около 150 Вт/м2 на верхней границе атмосферы на горизонтальную площадку), при которых радиационный баланс у поверхности земли мал или отрицательный.

Типы 5 и 6, кроме вышесказанного, часто встречаются на широтах 20-25ос.ш. В этой широтной зоне и на всех широтах южнее 45ос.ш. (тип 4) прослеживаются изменения сезонной структуры трендов, имеющие, возможно, другую природу. Главной особенностью в этих районах является наличие похолодания зимой на широтах 30-45о с.ш. (тип 4) или весной на широтах 20-25ос.ш. (типы 5 и 6). Известно, что на указанных географических широтах и сезонах, где зарегистрировано похолодание, приток прямой солнечной радиации на верхнюю границу атмосферы велик и составляет 300-400 Вт/м2. Похолодания в низких широтах при больших значениях инсоляции могут возникать при экранировании облачностью атмосферы от приходящей радиации.

В этой же главе приведены карты пространственной и временной изменчивости климата, выполнено описание и соотношений изменений и изменчивости климата. Показано, что глобальное потепление сопровождается усилением изменчивости климата в средних и высоких широтах в холодные месяцы года с ноября по февраль и в переходный месяц (июнь) между холодным и теплым полугодиями.

Приведены примеры практического использования результатов исследований при подготовке климатических справочников.

Третья глава посвящена выявлению факторов современных изменений климата на основе анализа результатов наблюдений и проведения специальных статистических экспериментов.

В начале главы показано распределение радиационного баланса нижней атмосферы в зависимости от сезона года и географической широты и утверждается, что парниковый эффект по своему определению должен проявляться наиболее заметно в физико-географических условиях, при которых радиационный баланс близок к нулю или отрицательный. При равновесии приходящей солнечной и уходящей длинноволновой радиации или отрицательном радиационном балансе у земли, даже малое изменение радиационного баланса парниковыми газами будет заметнее, чем при положительном радиационном балансе, когда термический режим воздуха у земли определяется преобладающим притоком солнечной радиации.

Важнейшим регулятором радиационного баланса является облачность, поэтому многолетние изменения климата анализируются в связи с анализом многолетних изменений количества облачности по данным 1400 станций России в широтной зоне 50-70оС за 1966-2004 годы. Особенности изменений климата на разных отрезках года рассматриваются с детализацией до пятидневки. Год разбивается на пятидневки с номерами от 1 до 73. Многолетние данные по каждой отдельной пятидневке используются в качестве временного ряда для анализа изменений климата в соответствующем пятидневном интервале года. На рис. 2 показаны значения линейных трендов температуры воздуха и количества общей облачности по пятидневкам года. Большую часть года (54-е пятидневки из 73-х) тренды количества облачности положительные.

 Тренды температуры воздуха (Т) и количества общей облачности (Nоб) по пятидневкам-2

Рис.2. Тренды температуры воздуха (Т) и количества общей облачности (Nоб) по пятидневкам года

Сопоставление трендов облачности с трендами температуры показало, что в холодное полугодие между трендами облачности и температуры положительная корреляция. Коэффициент корреляции r=+0.46 на интервале пятидневок №1-26 (январь-апрель) и r=+0.62 на интервале пятидневок 57-73 (октябрь-декабрь). Достоверность положительной корреляции в холодном полугодии более 95%. А в теплое полугодие, на интервале пятидневок №27-56 (май-сентябрь), корреляция между трендами количества облачности и температуры отрицательная. Коэффициент корреляции r=-0.51. Достоверность отрицательной корреляции в теплом полугодии более 95%.

Вклад межгодовых изменений количества облачности в изменения температуры составил 50% в холодное полугодие и 25 % в теплое полугодие. В холодное полугодие облачность создавала парниковый отепляющий эффект. Изменение количества облачности на 0.1 балла в среднем сопровождалось изменением температуры того же знака примерно на 0.4-0.5оС. В теплое полугодие облачность создавала для нижней атмосферы экранирующий охлаждающий эффект. В этом интервале года изменение количества облачности на 0.1 балла в среднем сопровождалось изменением температуры другого знака примерно на 0.5оС.

Совместный анализ (по пятидневкам) аномалий количества облачности и температуры в 1991-2004 годах от норм за 1966-1990 годы, подтвердил полученные ранее зависимости и показал, что в течение года при всех согласованных изменениях аномалий температуры и облачности с соответствующими различиями по полугодиям наблюдается систематический положительный сдвиг аномалий температуры относительно аномалий количества облачности. Этот сдвиг показывает, что облачность с ее парниковым и экранирующим эффектом является не единственной причиной потепления климата последних десятилетий, для выявления других причин необходимы более подробные исследования изменений климата при безоблачных условиях.

Выполнен совместный анализ изменения радиационного баланса у земной поверхности по наблюдениям на метеорологических станциях России, проводящих актинометрические наблюдения, и трендов температуры воздуха на 1600 станциях России. Обобщение данных проводилось для анализа зависимости трендов от сезона года (рис.3) и для анализа зависимости трендов от географической широты (рис.4) при сухих безоблачных условиях в атмосфере (относительная влажность <40%, количество облачности <2 баллов).

При анализе сезонных особенностей по обобщенным данным на территории России за 1966-2005гг. выявлено и показано на рис.3, что в сухой безоблачной атмосфере наименьшее значение тренда температуры наблюдается в июне на максимуме годового хода радиационного баланса, а наибольшие значения трендов наблюдаются при радиационном балансе около нуля в холодную часть года. Исключением являются ноябрь-декабрь.

 Тренды температуры (Т) сухого воздуха при отсутствии облачности и радиационный-3

Рис.3. Тренды температуры (Т) сухого воздуха при отсутствии облачности и радиационный баланс (В).

Дополнительный анализ особенностей ноября и декабря показал, что они явились следствием наложения на общие закономерности циклических возмущений с периодом около 10 лет, заметными только зимой. Такая цикличность характерна для естественных факторов (наличие циклических естественных изменений климата подтверждено в этой же главе позднее в результате специального исследования).

При анализе различий по широтным зонам выявлено и показано на рис.4, что уменьшение радиационного баланса с увеличением географической широты от 43ос.ш. до 56ос.ш. (по обобщенным данным на территории России за 1966-2005гг.) сопровождается усилением положительных трендов температуры в сухой безоблачной атмосфере от 0.55оС/10лет до 0.8оС/10лет (относительная влажность <40%, количество облачности <2 баллов).

 Зонально осредненный радиационный баланс (В) и тренды температуры воздуха при-4

Рис.4. Зонально осредненный радиационный баланс (В) и тренды температуры воздуха при сухой безоблачной (Тс) и облачной (Тоб) погоде по географическим широтам

В более высоких широтах подобных данных нет, так как недостаточно случаев с сухой безоблачной атмосферой. Обратная зависимость величины трендов от радиационного баланса, как в случае сезонных, так и в случае широтных особенностей свидетельствует о парниковой природе потепления по определению. Отсутствие облачности и водяного пара в анализируемых выборках данных позволяет сделать вывод о парниковом эффекте СО2.

При облачной погоде (количество облачности >6 баллов) на рис.4 (кривая Тоб) показано, что положительные тренды температуры также усиливаются с уменьшением радиационного баланса на широтах до 56ос.ш., а в более высоких широтах тренды ослабевают из-за преобладания сплошной облачности.

Исследования трендов по месяцам и по широтам дополнены анализом изменения температуры воздуха по времени при тех же условиях сухой безоблачной погоды (рис.5). За 1966-2005 годы тренд температуры в холодное полугодие составил 0.8оС/10лет, а в теплое 0.38оС/10лет.

 Многолетний ход температуры при сухой безоблачной погоде в холодный (ХП,-5

Рис.5. Многолетний ход температуры при сухой безоблачной погоде в холодный (ХП, ноябрь-март) и теплый период (ТП, май-сентябрь) по станциям России в широтной зоне 50-70ос.ш.. Скользящие средние по 3-м годам.

Выполненный анализ подтвердил наличие в рядах температуры радиационной (парниковой) трендовой составляющей. Отдельно оценена роль облачности в формировании трендов температуры и роль естественных ритмических изменений климата, накладывающихся на парниковый эффект.

В этой же главе на основе авторского индекса тепловой сезонной инерционности атмосферы выполнен анализ многолетнего изменения крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана (изменения демпфирующей роли океана). Индекс основан на учете сдвига фазы годового хода. Указано, что в эпоху антропогенного потепления амплитуда годового хода температуры и классические индексы континентальности, вычисленные на ее основе, уже не являются достоверной характеристикой континентальности климата. При анализе нового индекса (рис.6) показано многолетнее ослабление теплового взаимодействия атмосферы с океаном, которое уменьшило демпфирующую роль океана в изменениях и в изменчивости климата.

 Среднегодовая температура воздуха над континентами северного полушария (Тс) и-6

Рис.6. Среднегодовая температура воздуха над континентами северного полушария (Тс) и индекс сезонной инерционности атмосферы (k), скользящие средние по трехлетиям.

Особенно резкое уменьшение индекса произошло, начиная с середины 1970-х годов. Демпфирующая роль океана в изменениях климата ослабла, это привело к более интенсивному проявлению антропогенного потепления в последнее тридцатилетие за счет ранее накопленных парниковых газов и к усилению изменчивости и экстремальности климата.



Pages:     | 1 || 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.