» » Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 1. Изменение глобальных температур в 1950–2013 годах. За ноль принято среднее значение с 1961 по 1990 год. Розовый фон — период быстрого потепления, серо-голубой фон — период паузы в потеплении. Черные линии — приповерхностные температуры: пунктирная — данные из базы HadCRUT (версия HadCRUT4); сплошная — из базы NASA GISTEMP. Цветные линии — температуры по данным аналитической системы ERA-Interim: коричневая — приповерхностный слой; зеленая — нижняя атмосфера; синяя — верхняя атмосфера; красная — вся атмосфера. Рисунок из обсуждаемой статьи в Advances of Atmospheric Sciences


В течение последних 100 лет содержание углекислого газа в атмосфере Земли постоянно увеличивается. Это считается главной причиной глобального потепления. Тем не менее с 1998 по 2013 год при продолжающемся увеличении содержания СО2 в атмосфере рост глобальной температуры остановился, что противоречит общепринятым климатическим моделям. Это явление — так называемая пауза в глобальном потеплении — было признано в Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата, опубликованном в 2014 году. После этого спор между сторонниками и противниками гипотезы антропогенной природы глобального потепления разгорелся с новой силой. И тем, и другим на сегодняшний день понятно, что простейшие климатические модели, основанные на прямой связи температуры с содержанием СО2 в атмосфере, не работают и их надо корректировать. Китайские ученые предложили свою модель, объясняющую причину замедления глобального потепления.

Обычно в качестве параметра оценки климатических изменений используют глобальную температуру на поверхности Земли, которая вычисляется с помощью определенного алгоритма усреднения результатов, зарегистрированных десятками тысяч метеостанций, кораблей и морских буев.

Год от года увеличивается количество точек наблюдения, а также меняются технологии регистрации температуры. Для нивелирования отклонений, связанных с особенностями измерений, ученые сравнивают данные с различными интервалами усреднения. Например, на графиках усредненной за пять лет температуры при общем возрастающем тренде, длящемся примерно с начала XX века, заметны промежутки, в течение которых глобальная температура почти не меняется. Их так и называют — паузы в глобальном потеплении. Отношение к этому явлению в научной среде неоднозначное. Так, относительно последней такой паузы, которая наблюдалась в 1998–2013 годах в Пятом оценочном докладе МГЭИК (IPCC Fifth Assessment Report) говорится весьма осторожно и только в терминах временных интервалов оценки: «Глобальная температура поверхности Земли демонстрирует гораздо меньшую возрастающую линейную тенденцию за последние 15 лет, чем за последние 30–60 лет».

После того как в 2013 году глобальная температура снова стали расти, климатологи заговорили о том, что подобные 15-летние паузы возникают с определенной периодичностью, примерно раз в 30 лет, но причина этих пауз до конца не ясна.

Парадокс стабилизации глобальных температур на фоне роста концентрации СО2 в атмосфере надо чем-то объяснить. Если этого не сделать, доверие к прогнозным моделям, построенным на простой экстраполяции, будет утрачено. Ведь как можно уверенно говорить о росте температур до 2030 года или до конца столетия, если в любой момент может опять наступить 15-летняя пауза? Перед учеными встала задача найти объяснение.

Было высказано предположение (Y. Kosaka, S. Xie, 2013. Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling), что пауза в потеплении была частью естественной изменчивости климата, связанной с циклическими колебаниями температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, оказывающими заметное влияние на климат всей планеты, — с явлением, известным под названием Эль-Ниньо или Южная осцилляция. При Эль-Ниньо ослабевают или вообще прекращаются пассаты, замедляется апвеллинг (подъем холодных глубинных вод к поверхности) в восточной части Тихого океана, и поверхность океана заметно теплеет.

Противоположная фаза Южной осцилляции, когда воды Тихого океана у берегов Южной Америки сильно охлаждаются, называется Ла-Нинья (см. La Nina). Как видно из рис. 2, на период с 1998 по 2012 год действительно приходится несколько длительных эпизодов охлаждения экваториальных вод Тихого океана.


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 2. Эпизоды Ла-Нинья в период с 1900 по 2019 годы. Рисунок с сайта en.wikipedia.org


Помимо периодических явлений, связанных с Южной осцилляцией, для бассейна Тихого океана известен цикл десятилетних колебаний, затрагивающих воды не только экваториальных, но и умеренных широт, — Тихоокеанская декадная осцилляция (Pacific Decadal Oscillation, PDO). Во время теплой (положительной) фазы западная часть Тихого океана в умеренных широтах становится прохладнее, а восточная часть в экваториальных широтах нагревается. Во время холодной (отрицательной) фазы возникает противоположная картина (рис. 3).


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 3. Индексы PDO, характеризующие интенсивность положительных и отрицательных фаз Тихоокеанской декадной осцилляции за период с 1900 по март 2014 года (значения 0,0–2,0 — ниже среднего, 2,0–4,0 — выше среднего). Красным показаны положительные фазы PDO, синим — отрицательные. График с сайта en.wikipedia.org


В 2014 году были опубликованы результаты моделирования (J. S. Risbey et al., 2014. Well-estimated global surface warming in climate projections selected for ENSO phase), которые показали, что сложение факторов влияния двух осцилляций — Южной и Тихоокеанской декадной — вызывает появление периодов стабилизации или относительного похолодания с наблюдаемыми продолжительностью и периодичностью на фоне общей тенденции роста глобальных температур.

Китайские ученые из Университета Ланьчжоу предложили свою модель объяснения паузы в глобальном потеплении, основанную на перераспределении энергии между атмосферой и всем объемом океана. Результаты исследования опубликованы в журнале Advances of Atmospheric Sciences.

Авторы отмечают, что в существующих климатических моделях оценивается только тепловая энергия атмосферы, и главным контрольным параметром является приповерхностная температура над сушей и морем. Они предлагают ввести еще один контрольный параметр климатической системы — теплоемкость океана, которая намного выше, чем теплоемкость атмосферы. При этом в их модели участвует весь объем океана, а не только его поверхность (так как океан поглощает энергию из атмосферы всем своим объемом).

В качестве алгоритма для построений ученые взяли простую блочную модель (box model). Обычно такие модели используют для качественной, а не количественной оценки, но в целом она позволяет понять характер связей между основными элементами климатической системы. Модель анализирует перераспределение энергии между атмосферой и океаном в разных широтах и на разных глубинах (рис. 4).


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 4. Основные элементы блочной модели и связи между ними. Голубые волнистые полосы показывают границу раздела между атмосферой и океаном. Рисунок из обсуждаемой статьи в Advances of Atmospheric Sciences


Исследователи сравнивают климатическую систему Земли с водопроводом, где роль воды выполняет тепловая энергия солнца. Эта энергия, накачиваемая «насосом» парникового эффекта, поступает в «бак» атмосферы, но не задерживается там, а через дыры в «днище» выливается дальше в океан. В итоге, вся дополнительная энергия, обусловленная нарастающим парниковым эффектом, накапливается в океане. При этом планета в целом разогревается, а температура в атмосфере остается стабильной (рис. 5).


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 5. Модель, объясняющая паузу в глобальном потеплении, которую предложили китайские ученые. За счет нарастающего парникового эффекта (GHG — greenhouse gases) все больше тепла (Radiative force) подается в климатическую систему Земли, но большая часть этой энергии поглощается океаном, а температура атмосферы не изменяется. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемой статье


Авторы исходили из того, что если во время паузы в потеплении содержание парниковых газов нарастало, то нарастало и поступление энергии в климатическую систему Земли. И если приповерхностный слой атмосферы не нагревался, значит, происходило перераспределение этой энергии, и она накапливалась где-то еще — скорее всего, в океане.

Основой для анализа приповерхностных температур служили базы данных HadCRUT4 и GISTEMP, а для количества накопленной океаном тепловой энергии — база данных Института физики атмосферы Академии наук Китая (IAP) и данные аналитической системы ORAS4 Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF). В базе данных IAP представлены 41 вертикальный профиль океана от поверхности до глубины 2000 м со всеми среднемесячными температурами, начиная с 1940 года и до наших дней. База ORAS4 содержит разнородные наблюдения по всему миру в диапазоне глубин от поверхности до 5000 м. Для исследования ученые брали только показания до 2000 м, чтобы использовать их вместе со значениями из базы IAP.

Помимо Южной и Тихоокеанской декадной циркуляций, ученые учли в своей модели влияние мультидекадной Североатлантической осцилляции, во многом определяющей климат в Северном полушарии, а также глобальной термохалинной циркуляции, возникающей при вертикальном перемешивании масс океанской воды разной плотности.

Для того, чтобы отделить с помощью разных временных шкал декадную вариабельность от долгосрочного антропогенного воздействия и исключить влияние последнего, авторы использовали математический метод совместного эмпирического модового разложения.

Моделирование показало, что в период паузы Мировой океан продолжал греться, особенно в глубинной части. Причем во время паузы этот нагрев происходил быстрее, чем при быстром потеплении. В период паузы накопление тепла происходило в основном в глубинных частях, а в период быстрого потепления основная часть тепловой энергии поглощалась верхним слоем океана.

Авторы считают, что выявленные ими различия в механизме энергетического обмена между атмосферой и океаном в период быстрого потепления и в период паузы вполне позволяют объяснить причину замедления глобального потепления в 1998–2013 годах. Температура у поверхности в это время не росла, потому что тепловая энергия накапливалась в глубинных частях океана (рис. 6).


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 6. Изменение количества накопленной океанами тепловой энергии (OHC — ocean heat content) в 1980–2012 годах в верхних (0–200 м, a) и нижних слоях (200–2000 м, b). На диаграммах c и d показано изменение по годам, в единицах 1020 Дж. В анализе участвовала только краткосрочная мода, без учета влияния антропогенного фактора. Из рисунка видно, что в Атлантике главную роль играет термохалинная циркуляция, поэтому здесь изменения наблюдаются в нижних слоях океана, а в Тихом океане — Южная осцилляция, поэтому здесь основные изменения — в верхних слоях. Рисунок из обсуждаемой статьи в Advances of Atmospheric Sciences.


Согласно расчетам авторов исследования, объем тепловой энергии, накопленной в океане, ежегодно увеличивается примерно на 9,8x1021 Дж. То есть океаны с каждым годом поглощают все больше и больше тепла (рис. 7).


Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Пауза в глобальном потеплении в 1998–2013 годах объясняется ускоренным нагревом океана

Рис. 7. Изменение накопленной тепловой энергии по каждому из океанов: Тихому, Южному, Атлантическому и Индийскому. Вверху представлены обобщенные данные. Рисунок из обсуждаемой статьи в Advances of Atmospheric Sciences


С одной стороны, это свидетельствует об огромном потенциале Мирового океана как буфера климатических изменений, с другой — внушает серьезные опасения за будущее морских экосистем.

Источник: Changyu Li, Jianping Huang, Yongli He, Dongdong Li, Lei Ding. Atmospheric warming slowdown during 1998–2013 associated with increasing ocean heat content // Advances in Atmospheric Sciences. 2019. V. 36. I. 11. P. 1188–1202. DOI: 10.1007/s00376-019-8281-0.

Владислав Стрекопытов


28 декабрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Голубой лед Антарктиды раскрывает данные о климате Земли за 2,7 миллиона лет

Ледяные керны — источники бесценной информации о климате Земли в прошлом. Анализ пузырьков воздуха, запечатанных в толще антарктического льда, позволил ранее восстановить подробную динамику изменений

Ученые получают возможность точнее оценить размер исходной атмосферы Марса

Ключевой параметр, используемый для оценки количества атмосферных газов, потерянных Красной планетой в космос, может изменять свое значение в зависимости от времени суток и температуры на поверхности

Ракообразные из Тихого океана «едят» пластик

Мировой океан все больше и больше продолжает меняться. А недавно ученые выловили из него ракообразных и, сделав анализ пищеварительной системы, было установлено, что треть особей поглотили частицы

На Марсе найдены следы океана

Недавние исследования показали, что на Красной планете миллиарды лет назад существовал океан, который образовался в результате столкновения планеты с небесным телом. При этом существования на Марсе

Через сто лет исчезнет Остров Муостах

Ученые утверждают, что острову Муостах грозит исчезновение, так как они провели исследования и отметили подъем летних температур в регионе. И, если за весь период исследования температура 110 дней в

Ученые сообщили грозные цифры о глобальном потеплении

И вот снова ученые озвучивают гипотезу о том, о сильном влиянии человечества на климат. И сейчас Британские ученые говорят, что человеку просто необходимо снизить выбросы всех парниковых газов. Иначе
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Чем замечателен и в чем преимущества Форекс?В интернете появилась динамическая карта распространения вируса 2019-nCovЧто такое ложные воспоминания и как они образуютсяЗеленая Антарктида. Всегда ли Южный континент был укрыт ледяным щитомУченые совершили первый поход к месту, где может находиться древнейший лед на ЗемлеСоздан «живой» бетон, способный к самопочинкеЭксперты предрекли человечеству эпидемию цифрового аутизмаВ Перу найдены 4000-летние конусы строителей древних пирамид