Система «природа — общество» и климат. О тепловом балансе Земли

Статья - Экология

Другие статьи по предмету Экология

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



Система природа общество и климат. О тепловом балансе Земли

К.Я. Кондратьев, академик, В.Ф. Крапивин, доктор физико-математических наук

Идущие в последние десятилетия дискуссии о глобальном потеплении с прогнозами природных катастроф мирового масштаба, как правило, заканчиваются безрезультатно по той простой причине, что выводы делаются на основе анализов ограниченного ряда наблюдений и использования неадекватных климатических моделей. Тем не менее, ортодоксальная концепция наступающей всемирной экологической катастрофы, вызванной глобальным потеплением, поддерживается многими международными документами. Понимание же реальной динамики интерактивной и функционирующей в режиме хаоса климатической системы атмосфера-гидросфералитосфера-криосфера-биосфера остается далеким от адекватности, тем более, что следует учитывать еще и внешние (космические) воздействия на эту систему.

Одна из важных причин противоречивости суждений об изменении глобального климата связана с ограниченностью эмпирической диагностики климата главным образом анализом сравнительно коротких (около полутора столетий) рядов данных о приземной температуре воздуха. С другой стороны, очевидно, что основополагающее значение для понимания закономерностей пространственно-временной изменчивости климата имеют данные об энергетике климатической системы прежде всего результаты наблюдений и численного моделирования радиационного баланса Земли. Именно поэтому его исследования имеют относительно долгую историю, хотя лишь в течение последних нескольких десятилетий осуществлялись регулярные спутниковые наблюдения составляющих радиационного баланса планеты, которые позволили накопить сравнительно репрезентативный массив данных, характеризующих динамику радиационного поля Земли и его компонентов поглощенной системой Земля-атмосфера солнечной радиации и уходящего длинноволнового излучения.

Только за последние годы были предприняты первые попытки расчета полей радиационного баланса Земли и его компонентов не по заданным входным характеристикам полей температуры, облачности и состава атмосферы, а в рамках численного моделирования климата с использованием трехмерных глобальных моделей динамики климатической системы. Примером успешного моделирования является расчет радиационного поля Земли с помощью модели, созданной в Годдардовском институте космических исследований (США). Величины радиационного баланса рассчитаны при задании эволюции радиационных возмущающих воздействий за период 1880-2003 гг., обусловленных следующими климатообразующими факторами: парниковые газы, включая CO2, CH4, N2O, CFCI и некоторые другие малые газовые компоненты; рассеивающий (сульфатный) и поглощающий (черный углерод) аэрозоль; внеатмосферная солнечная радиация (солнечная постоянная); альбедо снега; стратосферный аэрозоль; косвенное воздействие тропосферного аэрозоля на климат (посредством изменения процессов в облаках); процессы на поверхности суши (землепользование). Данные табл. 1 иллюстрируют полученные результаты.

Таблица 1

Эффективное радиационное возмущающее воздействие за период 1880-2003 гг. с учетом парниковых газов, атмосферного аэрозоля и других факторов Фактор воздействияРадиационное

возмущающее

воздействие, Вт/м2Парниковые газы

Хорошо перемешанные

Озон

Стратосферный H2O

(за счет CH4)

Сумма

Внеатмосферная солнечная

радиация

Землепользование

Альбедо снега

Аэрозоль

Вулканический

Черный

Рассеивающий тропосферный

Косвенные воздействия

аэрозоля

Сумма

Арифметическая сумма

отдельных радиационных

возмущающих воздействий

Интерактивный учет всех

радиационных возмущающих воздействий

2.75

0.24

 

0.06

3.05 0.4

0.22(x2)

-0.09(x2)

0.74(x2)

0.00

0.43

-1.05

-0.77

 

-1.39 0.7

 

 

1.93

 

 

1.80 0.85Результаты оценок среднеглобальных значений радиационного баланса Земли подтверждают их дезориентирующий характер при выводах о состоянии пространственно-временной изменчивости его компонентов. Достаточно отметить, что при оценке радиационного возмущающего воздействия за счет косвенного влияния аэрозоля, составившего в 2003 г. 1.39 Вт/м2, погрешность составила примерно 50%. Согласно данным табл. 1, суммарное эффективное радиационное возмущающее воздействие составляет +1.8 Вт/м2 при главном вкладе парниковых газов и неопределенности 0.85 Вт/м2; обусловленной исключительно аэрозолем. Таким образом, аэрозоль оказывается в фокусе проблемы неопределенностей оценок изменений глобального климата, хотя не вызывает сомнений, что это только часть проблемы. Более сложные задачи возникают при попытках оценить ведущую роль внутренней нелинейной динамики климатической системы в формировании климата Земли.

Главный результат численного моделирования, полученный в Годдардовском институте, состоит в оценках нарушения среднеглобального радиационного баланса Земли (положительного разбаланса), который до 1960 г. составлял лишь несколько десятых Вт/м2, но затем (исключая кратковременные периоды взрывных вулканических извержений) непрерывно возрастал, достигнув в настоящее время уровня +0.85 0.15 Вт/м2, отображающего происходящее глобальное потепление климата. Подтверждением реальности разбаланса является наблюдаемая аккумуляция тепла Мировым океаном главны

s