>>

Изменения глобальной температуры исодержания парниковых газовза последнее столетие


Несмотря на то, что содержание так называемых парниковых газов в атмосфере Земли крайне невелико, их роль, в частности водяного пара, в формировании термического состоянии земной поверхности и атмосферы является определяющей.
Отсутствие указанных компонентов привело бы к резкому выхолаживанию поверхности нашей планеты вплоть до ее полного перехода в криогенное состояние. Если в настоящее время температура у поверхности Земли составляет примерно +14°С, то при отсутствии в атмосфере парниковых газов она понизилась бы до минус 19°С, т. е. уменьшилась бы на 33°С. [Кароль и др., 2008]. В общей форме можно сказать, что сравнительно небольшие изменения в содержании парниковых газов могут вызвать ощутимые изменения в те- плообеспеченности приземного слоя атмосферы.
В число парниковых газов входят водяной пар, углекислый газ, метан, окись азота, хлорфтору- глеродные соединения (ХФУ) и некоторые другие газы. Содержание каждого из этих газов в составе современной атмосферы различно (табл. 1.1) и зависит как от способности сохраняться (времени жизни) различных химических соединений в атмосфере, так и от их притока в атмосферу из других сред. Из таблицы 1.1 следует, в частности, что появление хлорфторуглеродных соединений совпадает с началом индустриального этапа в истории человечества [Climate..., 1992].
Влияние газа на термическое состояние тропосферы зависит не только от его абсолютного содержания, но и от его способности поглощать длинноволновую радиацию. Согласно данным IPCC [2007], наибольший вклад в потепление тропосферы в индустриальный период внесли двуокись углерода - 57%, метан -16%, хлорфторуглеродные соединения - 12%, закись азота - 6%. Кроме того, установлено, что заметную роль играет и тропосферный озон, вклад которого оценивается от 9 до 12%.
Начавшиеся во второй половине XX столетия детальные инструментальные наблюдения на сети станций, расположенных в различных частях планеты, позволили отслеживать сезонные и годовые колебания в содержании парниковых газов и тем самым дали возможность выявить на базе конкретных данных общие тенденции их изменений в атмосфере в целом. Результаты инструментальных наблюдений однозначно свидетельствуют о существенном положительном тренде содержания в атмосфере всех без исключения парниковых газов.
Так, согласно материалам Центра А мировых данных (Оук-Ридж, США) по малым газовым составляющим в атмосфере [Trends..., 1992], наблюдения на станции Мауна-Лоа показали, что содержание С02 в атмосфере возросло с середины 1950-х гг. до середины 1990-х гг. в среднегодовых величинах с 315 ppm до 356 (353) ppm. Наблюдения на этой станции имеют предпочтительное значение для оценки глобальной тенденции, так как она расположена на Гавайских о-вах, где локальное влияние антропогенной деятельности и биоты минимально. Наблюдения в том же временном интервале, проведенные на Южном полюсе, дают практически ту же величину роста - с 314 ppm до 354 ppm. Сходную тенденцию выявляют наблюдения на мысе Барроу (Аляска), на Самоа, на о. Котельный, согласно которым концентрация С02 к середине 1990-х гг. составила соответственно 357, 355 и 357 ppm.
Вместе с тем, продолжающийся ряд стационарных наблюдений свидетельствует о существенном ускорении прироста содержания парниковых газов за последние десятилетия XX и в начале XXI веков.
В частности, судя по данным той же станции, в интервале с 1970 по 2005 гг. содержание С02 в атмосфере возросло с 325 практически до 380 ppm. Данные по Южному полушарию (Беринг Хед, Тасмания) согласуются с такой оценкой [IPCC, 2007а]. Экспоненциальный характер роста С02 отчетливо проявляется в сокращении интервалов, за которые его содержание увеличивается на 50 ppm: ранний интервал (1850-1970 гг.) составлял около 100 лет, последующий (до 1995 г.) не превышал 30 лет. С 1995 по 2005 гг., т.е. всего за 10 лет его величина возросла уже на 19 ppm [IPCC, 2007а].


Сеть стационарных инструментальных наблюдений за эмиссией метана охватывает более короткий интервал времени. Он начинается в основном с середины 1980-х гг. За это время, согласно данным разных станций, содержание метана также обнаруживает устойчивую тенденцию к росту. В качестве примера сошлемся на данные некоторых станций для периода 1983-1993 гг.: о. Вознесения (Атлантика) - с 1589 до1677 ppb; мыс Барроу - с 1724 ppb до 1806 ppb; мыс Грим (юго-восток Австралии) - с 1588 до 1666 ppb; мыс Кумукахи (Тихий океан) - с 1654 до 1741 ppb; о. Гуам (Марианские о-ва) - с 1624 до 1726 ppb.
Данные по метану для отдельных станций имеют некоторое расхождение, что можно объяснить его меньшей устойчивостью, связанной с коротким периодом пребывания в атмосфере, а также сложностью измерений из-за его значительно меньшей концентрации, чем С02. В целом, согласно последним данным, приведенным в [IPCC, 2007], в интервале с доиндустриального этапа и до 2005 г. содержание метана возросло с 715 до 1774 ppb.
Содержание в атмосфере хлорфторуглеродных соединений, согласно измерениям с 1977 г., возрастало в целом с 148 ppt до 270 ppt (CFC-11) и с 286 ppt до 506 ppt (CFC-12). К настоящему времени их рост замедлился, и даже наметилась тенденция к уменьшению, что объясняется сокращением их использования в промышленности. За это же время содержание закиси азота, по данным разных станций, возросло с 300 до 307-309 ppb [Trends..., 1992]. В целом же, в интервале от доиндустриального периода до 2005 г. оно возросло с 270 до 319 ppb.
О характере температурных изменений, относящихся также к периоду высокоточных стационарных измерений, можно судить по результатам, полученным с помощью радиозондирования приземного слоя воздуха [Angell, 1999]. По данным этих измерений построены кривые, показывающие, например, что за период с 1958 по 1992 гг. величина аномалий глобальной температуры колебалась приблизительно от минус 0,2°С до +0,5°С.

Устойчивое преобладание положительных аномалий прослеживается со второй половины 1970-х гг. При этом вклад Северного полушария в повышение среднеглобальной температуры больше, чем Южного.
На протяжении XX века отчетливо наблюдалась тенденция к потеплению. Об этом можно судить по нескольким температурным кривым, характеризующим ход температуры [Груза, Ранькова, 2006; Hansen, Lebedeff, 1987; Jones et al., 2001; Recent..., 2006; Nicholls et al., 1996; IPCC, 2007a,b].
В целом, по своему рисунку кривые хорошо согласуются между собой. Различия выявляются лишь в некоторых деталях, а также в величине положительных и отрицательных отклонений от климатической НОРМЫ.              .              ^              1: 5*
Так, на кривой глобальных температур, опубликованной Г.В. Грузой и Э.Я. Раньковой [2006] (рис. 1.1, см. вклейку) и охватывающей интервал 1860-2000 гг. (отклонения рассчитаны относительно периода 1961-1990 гг.), как и на других кривых, отчетливо выделяются два главных отрезка: первый от начала 1860-х гг. до конца 1930-х гг., и второй - с конца 1930-х гг. Первый полностью характеризуется отрицательными отклонениями (из них наиболее существенные отклонения до -0,4°С отмечены в начале 1860-х гг., а также в интервале 1905-1915 гг. приближались к -0,3°С). На втором отрезке отчетливо проявляется тенденция к положительным аномалиям. При этом известное потепление 1940-х гг. (АТ ~ +0,1 °С) не является главным. Основная фаза устойчивых положительных аномалий начинается после 1975 г. и достигает наибольших значений. По оценкам, приведенным в работе Г.В. Груза и Э.Я. Раньковой [2006], глобальная температура в течение XX века повысилась на 0,6±0,2°С, а к началу XXI в. (интервал 1996-2005 гг.), по данным Хэдли-центра (Великобритания) и IPCC (МГЭИК), положительные отклонения достигли 0,74°С (0,056°-0,92°С). Линейный тренд за последние 50 лет составил 0,13°С/10 лет.

Если же оценивать прирост глобальной температуры за весь период с 1850 г., то скорее всего он будет приближаться к 1°С. Отчетливым подтверждением активизации процесса потепления в последние годы является тот факт, что за период с 1995 по 2006 гг. 11 из 12 последних лет оказались самыми теплыми за весь период инструментальных наблюдений, т.е. с 1850 г. [Recent..., 2006].
В целом анализ материалов об изменениях глобальной температуры за последние столетия позволяет сделать несколько заключений. Данные инструментальных метеорологических наблюдений за последний полуторавековой интервал, в котором резко возросла индустриализация общества, обнаруживают отчетливый тренд к глобальному потеплению. Общий рост глобальной температуры в приземном слое атмосферы по сглаженным кривым можно оценить в пределах 0,6-0,7°С [Груза, Ранькова, 2006; Hansen, Lebedeff, 1987], а по последним оценкам - до 0,78°С [Recent..., 2006; IPCC, 2007а]. При сопоставлении аномалий относительно тридцатилетней нормы (преимущественно 1961-1990 гг.), выделяются всего два главных интервала когда температурные отклонения находились ниже нормы: первый - между 1860 и 1936 гг., и второй - с 1936 г. вплоть до настоящего времени, когда отклонения характеризуются не только отрицательными, но и положительными значениями. Важной особенностью второго интервала является его неоднородность; внутри него можно выделить два отрезка: ранний (а), приблизительно между 1936 и 1976 г. и поздний (б), начавшийся с конца 1970-х гг. На отрезке (а) выделяются две волны потеплений - первая, пик которой приходится на начало 1940-х гг., и вторая, с пиком около 1960 г. Однако эти пики не выходят за пределы положительных аномалий 0,15-0,3°С. Указанные волны разделены более длительными волнами похолодания, где величины отрицательных аномалий близки к 0,1-0,15°С. Иными словами, на втором этапе отрезка (а) колебания температуры варьировали вблизи нормы. В этом отношении данный отрезок резко отличается от последующего отрезка (б). На этом отрезке не только все температурные отклонения характеризуются положительными значениями, но они обнаруживают направленное повышение температур на величину близкую к 0,6-0,8°С, беспрецедентно высокую за весь полуторавековой период наблюдений.
Вероятно, было бы справедливо подразделять температурную кривую за весь этот период не на два, а на три этапа: 1) от 1860 до конца 1930-х гг. - полное преобладание температур ниже нормы;
конец 1930-х-конец 1970-х гг. - аномалии вблизи нормы, но суммарно даже несколько ниже нее; от конца 1970-х гг., когда начинается резкий рост глобальной температуры. Примечательно, что по последним оценкам максимальное повышение температуры не ограничивается 1995 г., а продолжается и позже (рис. 1.2, см. вклейку) [IPCC, 20076].
В таком виде температурная кривая четко согласуется с опубликованными более 30 лет назад построениями М.И. Будыко [1977], который теоретически обосновал резкий рост среднеглобальной температуры на последнем, третьем этапе, который теперь четко устанавливается по инструментальным данным. Выявленное резкое повышение глобальной температуры М.И. Будыко связал с антропогенным ростом содержания углекислого газа и других парниковых газов.
Это заключение получило подтверждение не только по данным упомянутых выше инструментальных наблюдений последних десятилетий. О росте содержания углекислого газа в период промышленной активизации позволяют судить результаты анализов ледяных кернов скважины со станции Сипл (Антарктида), охватывающих последние двести лет [Nefitel et al., 1994]. Полученные оценки показали, что начиная с середины XVIII века (1734-1756 гг.) к второй половине XX века (1962-1983 гг.) содержание С02 в атмосфере возросло с 280 ppm до 330 ppm. Дополнение этих оценок данными стационарных инструментальных наблюдений позволяет говорить, что в настоящее время (с начала 1980-х гг.) происходит наиболее эффективный рост содержания С02 в атмосфере, и к 2005 г. оно достигло величины -380 ppm (рис. 1.3, см. вклейку) [IPCC, 2007а,Ь].
Еще несколько десятилетий назад нередко можно было встретить высказывания, ставящие под сомнение связь между ростом глобальной температуры и содержанием парниковых газов в атмосфере, несмотря на общеизвестное положение о способности двуокиси углерода и малых газовых примесей к поглощению длинноволнового излучения. Однако результаты исследований с использованием статистически значимых эмпирических оценок, опубликованные начиная с 1980-х гг., обнаружили с высокой степенью достоверности тесную связь между приземной температурой воздуха и содержанием С02 что позволило большинству исследователей отклонить версию об отсутствии такой связи с вероятностью, превышающей 99% [Будыко, Винников, 1983; Будыко и др., 1986; Антропогенные..., 1987; Израэль, 2006; Мохов, 2006; Семенов, 2004].

В качестве одного из подтверждений этого вывода можно сослаться на результаты, получен

ные голландскими учеными Р. Толем и А. де Босом еще в конце XX века [Tol, de Vos, 1993]. Для оценки влияния углекислого газа на глобальную температуру ими была разработана модель, которая позволила учитывать, наряду с изменением содержания парниковых газов в эквиваленте С02, также колебания солнечной активности, вулканических извержений, фактора Эль-Ниньо. Сопоставление результатов моделирования в интервале инструментальных температурных измерений (1883-1992 гг.) выявило для указанного отрезка времени высокую сходимость инструментальных измерений температуры с кривой, рассчитанной по модели при определяющей роли изменений в содержании парниковых газов. Голландские исследователи пришли к заключению: результаты проведенного моделирования показали, что вероятность того, что повышение глобальной температуры за последнее столетие не связано с парниковым эффектом, составляет менее одного процента.
Детальный сравнительный анализ данных инструментальных оценок изменений глобальной температуры воздуха в интервале 1900 г. - настоящее время и результатов моделирования (в рамках исследований, проводимых IPCC) показал, что модели, учитывающие только естественные факторы, не согласуются с кривой инструментальных наблюдений за тот же отрезок времени, в отличие от результатов моделирования, учитывающего вклад парниковых газов и аэрозолей; во втором случае обнаруживается четкая согласованность с инструментальными наблюдениями [IPCC, 2007а]. 
| >>
Источник: А.А. Величко. Климаты и ландшафты Северной Евразии в условиях глобального потепления. Ретроспективный анализ и сценарии.. 2010

Еще по теме Изменения глобальной температуры исодержания парниковых газовза последнее столетие:

  1. ПОСЛЕДНИЕ СТОЛЕТИЯ МОНАРХИИ
  2. 1.1. Наблюдаемые и ожидаемые глобальные изменения климата
  3. 1. НАБЛЮДАЕМЫЕ И ПРОГНОЗИРУЕМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ В ГЛОБАЛЬНОМ КОНТЕКСТЕ
  4. РЭНДАЛЛ КОЛЛИНЗ. Социология философий: глобальная теория интеллектуального изменения, 2002
  5. Парниковая катастрофа и «скромная» роль человечества
  6. Изменение религиозной картины Костромской области как следствие глобальных процессов Белкина Т. Л.
  7. Последние дни Деникина. Последнее заседание Деникинского правительства в Новороссийске.
  8. В глобальном мире - глобальные проблемы
  9. Влияние температуры
  10. Температура
  11. 2.2. Техника измерения температуры тела
  12. Температура внутри Земли
  13. Совместное действие температуры и влажности
  14. 129 ПРИЧИНА ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С ГЛУБИНОЙ
  15. Статья 451. Изменение и расторжение договора в связи с существенным изменением обстоятельств
  16. 1.4. Регулирование температуры, влажности и чистоты воздуха в помещениях
  17. Экстремально высокие температуры (волны жары) и здоровье населения