Естественная изменчивость климата. Часть I

Даже в самую ненастную погоду Вы будете под защитой своего уютного дома, если его крыша сделана из гибкой черепицы icopal, изготовленной по самым современным технологиям. Приобрести такую черепицу по выгодной для Вас цене Вы сможете по адресу www.gkds.ru.


rain 300x187 Естественная изменчивость климата. Часть I

Физические характеристики климата, включая состояние нижних слоев тропосферы, колеблются в широком диапазоне временных шкал вследствие естественных процессов. Эти естественные процессы могут происходить внутри климатической системы или быть вызваны эпизодическими изменениями, например, изменением солнечного излучения или концентрации аэрозольных частиц в стратосфере в связи с извержением вулкана. Когда мы говорим о «колебаниях», мы имеем в виду изменения климата недалеко от пределов «нормального состояния». Бывают периоды аномально высоких или аномально низких температур. В какой-то период бури случаются очень часто, а когда-то их нет совсем. Речь здесь идет об отклонениях, разных по продолжительности, но всегда чередующихся с отклонениями с обратным знаком. Холодный период сменяется теплым, засушливый — влажным, и так далее. При этом «нормальное состояние» является скорее мнимой величиной, потому что в истории Земли не может быть «нормы». Это математический конструкт, средняя величина за многие тысячелетия. Как уже говорилось выше, Всемирная метеорологическая организация постановила рассчитывать средние показатели за период в 30 лет*. Мы здесь имеем дело не с природной константой, а с социальным конструктом, конвенцией, которая в общем соответствует хронологическому горизонту человеческого опыта.

 

Ошибочно представлять последовательность отклонений в виде периодов, по аналогии с годовым ходом температур или приливами и отливами. Периодические процессы можно предсказать ad infinitum**: лето в северном полушарии в четвертом тысячелетии будет теплее зимы. Колебания климата нельзя предсказать таким образом. Сегодня даже прогнозы средних температур на следующий сезон редко оказываются верными, хотя они ограничиваются всего-навсего простыми высказываниями вроде «теплее, чем обычно» или «холоднее, чем обычно». Последовательность отклонений не подчиняется каким-либо закономерностям. После 10 теплых лет следующие три года с одинаковой вероятностью могут быть и теплыми, и холодными. После нескольких лет отсутствия осадков (как, например, в случае Сахельской засухи в 1970-1980-х гг.) влажные и засушливые годы могут чередоваться.

 

————————————————————————————

*Если верить слухам, то это количество лет восходит к 30-25-летним периодам, предложенным Брюкнером.

**До бесконечности (лат.).

————————————————————————————

 

 

Фон Ханн различает два вида климатических изменений: «циклические» и «прогрессивные». Нам не подходит ни одно из этих понятий. «Прогрессивные» изменения являются необратимыми и могут быть вызваны систематическими изменениями в климатической системе. Сюда относятся в первую очередь антропогенные изменения, которые мы рассмотрим в следующем разделе. На хронологической шкале протяженностью в несколько миллионов лет к этим изменениям относятся перемещения континентов или образование гор. Понятие «циклический» подразумевает не только временный характер изменений, но и их периодичность. Открытие того факта, что любой конечный неизменный временной ряд можно представить в виде функций синусов и косинусов, привело ученых к идее о том, что «непрогрессивные» временные ряды составлены из конечного числа «волн» с характерными периодами. (Честь этого открытия, к слову, принадлежит упомянутому выше Фурье). Для того чтобы сделать прогноз, необходимо определить эти периодичности и состояние на протяжении последних нескольких дней или лет, в зависимости от характера прогнозируемого явления. В своем знаменитом учебнике по метеорологии 1936 года сэр Нейпир Шоу (1854-1945) на нескольких страницах перечисляет значимые, на его взгляд, периодичности в климатической системе — от нескольких дней до нескольких месяцев. Этот список вобрал в себя результаты многих исследовательских проектов предыдущих лет. Аналогичные методы применялись не только в метеорологии, но и во многих других областях, начиная от анализа экономических циклов и заканчивая прогнозом землетрясений. Воодушевление, с которым был принят метод «гармонического анализа», нашел отражение в создании Общества циклов. Среди его основателей был и уже неоднократно упомянутый Хантингтон. Сегодня тоже предпринимаются попытки выделить из имеющихся эмпирических данных «значимые периодичности» и на их основе сформулировать прогнозы на будущее. Усилия в этом направлении исходят не только от любителей, но и от профессиональных метеорологов и климатологов.

 

Вообще-то тот факт, что на основе эмпирических данных можно выявить абсолютно любой период, должен был довольно рано насторожить ученых. Регулярные опровержения прогнозов тоже должны были бы восприниматься как предупреждения. Однако только в 1937 году российский экономист Евгений Слуцкий (1880-1948) покончил с этим всеобщим наваждением*. Если мы продлим или сократим временной ряд наблюдений, то одновременно изменятся и

анализируемые периоды. Если же мы будем анализировать случайный временной ряд, то мы и в этом случае обнаружим периодичности, хотя при построении этого ряда никакой хронологической регулярности не было. Сегодня климатические временные ряды рассматриваются как смешение и сложение «детерминистских» компонентов, обусловленных внешними причинами (например, извержением вулкана), и эндогенных непериодических вариаций. Изменение параметров орбиты Земли за несколько десятков тысяч лет, по всей вероятности, оказывает периодическое воздействие на климат Земли (теория Миланковича), которое, однако, недостаточно для объяснения смены ледниковых периодов и периодов потепления.

 

————————————————————————————

*Slutsky Е. The summation of random causes as the source of cyclic processes / / Econometrica 5. P. 105-146. На русском языке: Слуцкий E. E. Слуцкий E. E. Сложение случайных величин как источник циклических процессов / / Вопрос конъюнктуры. Т. III. Вып. 1. М, 1927.

————————————————————————————

 

Периодическое влияние циклов солнечных пятен на климат Земли категорически отрицалось ввиду множества неудачных попыток доказать его существование. Однако несколько лет назад, в связи с интересными результатами, полученными берлинской исследовательницей Карин Лабитцке, дискуссия вокруг этого вопроса возобновилась.

 

Самые короткие временные шкалы, применяемые для изучения климатических изменений, имеют деление в несколько дней. Такие «колебания погоды» общество переживает в форме бурь или продолжительных периодов высокого атмосферного давления («блокировки»). Эти «нарушения» рассматриваются метеорологами как явления нестабильности и нелинейности в поле турбулентных течений внетропической атмосферной циркуляции.

 

Частота и интенсивность этих нарушений сильно варьируется, а их распределение в приближении может рассматриваться как случайное. Они как раз и вызывают экстремальные штормовые явления. Из-за статистического характера частоты и силы штормовых явлений нам приходится исходить из того, что экстремальное явление («самый сильный ураган за 100 или 1000 лет») может произойти в любой момент. Вероятность такого события минимальна, но не равна нулю. Объяснения, которые часто можно услышать от метеорологов на немецком телевидении, что, мол, ураганы зависят от определенной макросиноптической ситуации, на самом деле ничего не объясняют, поскольку «циклоногенез», т.е. процесс возникновения урагана, сам является существенным фактором, формирующим макросиноптическую ситуацию.

 

До сих пор климатология не добилась значимых результатов в выяснении причин междугодичных колебаний (например, почему последующая зима отличается от предыдущей). Исключение составляет феномен тропического колебания Эль-Ниньо. В данном случае мы имеем дело с нерегулярными климатическими явлениями, связанными с расширением и сокращением теплых вод в океане в районе экватора. Следствием этого феномена являются аномалии осадков в различных, главных образом тропических регионах. Так, на западном побережье Южной Америки наблюдается существенное увеличение количества осадков, а в Австралии — резкое сокращение. Если не принимать во внимание сезонные изменения климата, то кроме Эль-Ниньо нет ни одного природного явления, которое бы имело такое стабильное влияние на годовой климат. Прогнозируемые на основании климатологических моделей аномалии длятся, как правило, один год, и существует тенденция чередования знака аномалий. Данное явление можно спрогнозировать за один год до его начала или даже раньше. Впрочем, для нетропических территорий и в первую очередь для Евразии феномен Эль-Ниньо не имеет практически никакого значения. В своих прогнозах ученые в данном случае исходят из анализа волнового движения в тихоокеанских тропиках, которое в определенный период вступает в положительное (т. е. усиливающее) взаимодействие с атмосферой и прежде всего с конвекционными процессами в тропиках.

 

На временных шкалах в 10, 100 и более лет также прослеживаются выраженные колебания климатической системы, однако, из-за отсутствия или неоднородности данных, они недостаточно документированы и изучены. Примером аномалии, продлившейся несколько столетий, может служить малый ледниковый период (ок. 1500-1750 гг.). К этому же классу вариаций относится дриасовый период, во время которого (примерно 11 000 лет назад) в Северную Европу неожиданно возвратились холода. Тот факт, что колебания климата имеют место и в гораздо большем временном масштабе, подтверждается знаменитым графиком, на котором отображены средние глобальные температуры и концентрация углекислого газа в атмосфере на протяжении 150 000 лет. Эти данные получены российскими и французскими учеными в результате анализа ледяного керна, извлеченного в районе российской антарктической станции Восток. На графике четко прослеживаются относительно теплые климатические условия на протяжении последних 10 000 лет, серия ледниковых периодов в предыдущие 90 000 лет и последнее, Эемское межледниковековье, имевшее место около 120 000 лет назад. Так же наглядно отображена взаимосвязь изменений температуры и концентрации углекислого газа: теплые температуры сопровождаются повышенной концентрацией, и наоборот. При этом, однако, неясно, вызывает ли изменение температуры изменение концентрации СО2 или наоборот. Возможно, оба эти изменения подвержены влиянию третьего, пока неизвестного процесса.


Найти на unnatural: Естественная изменчивость климата Часть
Автор: admin | 15 Март 2012 | 326 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100