Виновник изменения климата – человек

Виновник изменения климата – человек

Если планета меняется, то как ученые узнают, в какой степени изменения климата связаны с деятельностью человека?

В этой статье мы рассмотрим оценки МГЭИК (Межправительственной группы экспертов по изменению климата) вклада человека в изменение климата.

Содержание:

  1. Выяснение причин изменения климата
  2. Радиационные воздействия, влияющие на повышение температуры
  3. Радиационные воздействия, влияющие на понижение температуры
  4. Внутренняя изменчивость
  5. Сложить все воедино
  6. Выводы

1 Выяснение причин изменения климата

Вызвали ли люди недавнее изменение климата?

Такая постановка вопроса слишком упрощена. Нет переключателя, который выбирает «естественное» или «человеческое» изменение климата.

Поэтому вместо этого, мы должны спросить: в какой степени недавнее изменение климата было вызвано людьми?

Оценка относительного вклада различных возможных причин изменения климата называется атрибуцией (установление авторства). При атрибуции, конечно, неизбежно появление неопределенности, поскольку установление причинно-следственных связей в сложных природных системах затруднительно.

Ученые на 95% уверены, что, по крайней мере, половина глобального потепления с 1950 года вызвана деятельностью человека (МГЭИК, 2013a).

1.1 Всемирный детектив

Искать причины климатического кризиса — все равно, что разгадывать загадку преступления. Размышляя таким образом можно рассмотреть различные этапы проблемы.

Каковы возможные «подозреваемые» (каковы возможные факторы, которые могут изменить климат?)

Мы рассмотрим все внешние факторы, которые могут привести к повышению приземной температуры.

Рассмотрим и такие факторы, которые могут запутать выяснение виновника изменения климата. Это такие факторы, которые охлаждают температуру поверхности Земли, или случайные колебания, не вызванные никакими внешними факторами, но способные вызвать потепление или похолодание. В климатологии эти факторы называются «радиационными воздействиями», или просто «воздействиями», и в той или иной степени влияют на энергетический баланс Земли.

1.2 Воздействия на глобальную температуру

Воздействия либо изменяют количество энергии, поступающую на планету, либо количество энергии, исходящую из нее, подталкивая климат к более теплому или более холодному состоянию. В зависимости от величины и типа воздействия, климату могут потребоваться тысячи лет, чтобы полностью отреагировать на эти воздействия.

Рисунок 1 иллюстрирует аналогию радиационного воздействия: это просто нечто, что изменяет энергетический баланс Земли и приводит к изменению климата. В данном случае «подозреваемым» радиационным воздействием является некая таинственная рука.

Загадочная рука
Рисунок 1 «Радиационное воздействие» (загадочная рука) действует на изменение «энергетического баланса Земли» (циферблат термостата), что приводит к изменению климата (комнатной температуры).

Воздействие измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м2). Один ватт (1 Вт) определяется как 1 джоуль в секунду. Это единица, которая обычно используется в электрических лампочках, причем современные лампочки используют ~15 Вт/м2.

Рассмотрим подробнее различных «подозреваемых» которые в прошлом изменяли этот энергетический баланс и, следовательно, нагревали или охлаждали планету.

2 Радиационные воздействия, влияющие на повышение температуры

Рассмотрим два различных воздействия – Солнце и парниковые газы, – которые, как считается, являются двумя «подозреваемыми», повлиявшими на температуру Земли в недавнем прошлом.

2.1 Солнце

Скрипки Страдивари считаются одними из лучших в мире (рис. 2a). Некоторые эксперты предполагают, что это отчасти объясняется плотностью древесины, из которой они были изготовлены. Дескать, ели, древесина которых использовалась при изготовлении скрипок, росли в необычных климатических условиях.

Антонио Страдивари родился в Италии в 1644 году, за год до начала Маундеровского минимума. Этот так называемый Минимум Маундера — 70-летний период, в течение которого на Солнце было аномально мало солнечных пятен, названный в честь пары астрономов — мужа и жены, которые впервые определили это явление при изучении архивов наблюдения Солнца. Солнечные пятна (рис. 2б) — это области сильной магнитной активности, которые связаны с интенсивностью солнечного излучения: чем больше пятен, тем больше излучение Солнца.

Минимум Маундера
Минимум Маундера за 400-летнюю историю наблюдения солнечных пятен. По вертикальной шкале показано количество солнечных пятен.

Таким образом, деревья, окружавшие мастерские Страдивари, росли в необычайно холодном климате, который продолжался длительное время. В холодном климате деревья растут медленнее, поэтому плотность древесины выше и более равномерна между летним и зимним ростом. В какой степени колебания Солнца повлияли на качество звучания скрипки Страдивари, неизвестно: но влияние солнечных изменений на климат, безусловно, реально.

Скрипка
Рисунок 2 (a) Скрипка Страдивари. (b) Изображение Солнца 3 марта 2015 года с тремя солнечными пятнами, отмеченными черными точками.

Минимум Маундера был одним из факторов, способствовавших наступлению Малого ледникового периода (около 1450-1850 гг.), прохладного периода, во время которого увеличился ряд горных ледников. Но это не единственный пример изменения солнечной активности. Солнечное излучение имеет долгосрочные колебания — по сути, непредсказуемые — и более регулярные краткосрочные изменения, такие как 11-летний цикл.

Дальнейшее «расследование» требует оценки того, как солнечное излучение, достигающее Земли, изменялось во времени. На рисунке 3 показаны две оценки прошлых изменений в солнечном излучении: более длинная запись оценивается косвенно по количеству и характеристикам солнечных пятен, а более короткая, недавняя запись — по спутниковым наблюдениям. На нем четко виден 11-летний цикл, а также более долгосрочные изменения.

солнечная радиация

Рисунок 3 Пример реконструкции общей солнечной радиации (солнечного излучения, достигающего Земли) с 1850 года. Данные Физико-Метеорологической обсерватории Давоса (Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos, PMOD). (МГЭИК, 2013a). Рисунок  представляет собой линейный график, на котором по вертикальной оси Y показана общая солнечная мощность в Вт/м2, по горизонтальной оси X — года (с 1850 года по настоящее время). На графике показаны две линии, которые имеют несколько пиков и впадин, иллюстрируя колебания данных.

Первая (синяя линия) представляет набор данных, где мощность колеблется вокруг постоянного значения около 1361 Вт/м2 с 1850 по 1940 год, с разбросом от пика до пика около 0,4 Вт/м2. За 50 лет происходит 4-5 колебаний. С 1940 года эта закономерность сохраняется, но колебания происходят вокруг более высокого среднего уровня около 1361,5 Вт/м2 и с большим размахом от пика до пика, около 0,7 Вт/м2. В период с 1960 по 2000 год диапазон колебаний немного уменьшается.

Вторая линия (красная линия) представляет набор данных PMOD за период с 1978 года. Она повторяет колебания, аналогичные вышеописанным колебаниям, но с более низкими значениями по сравнению с синим графиком.

2.2 Парниковые газы

Поверхность Земли теплая, поэтому она излучает энергию. Большая часть этой энергии – в инфракрасном  спектре. Определенные газы в атмосфере поглощают инфракрасное излучение: это означает, что большая часть инфракрасного излучения с поверхности Земли задерживается атмосферой, многократно поглощаясь и переизлучаясь во всех направлениях парниковыми газами.

К парниковым газам (ПГ) относятся углекислый газ (CO2), метан (СН4), окись азота (N2O), озон (O3) и водяной пар. Рассмотрим первые три из этих газов.

Добавленная энергия поддерживает температуру на Земле более чем на 30 °C выше, чем если бы она была бы без атмосферы: без парникового эффекта не было бы жизни, какой мы ее знаем. Для современных и будущих изменений климата важно то, насколько парниковый эффект усиливается в результате нашей деятельности.

К антропогенным источникам парниковых газов относятся:

CO2 — в основном, как побочный продукт при сжигании ископаемого топлива для получения энергии и производстве цемента для строительства, а также в результате изменений в землепользовании, таких как вырубка лесов.

СН4 — рисовые поля, метеоризм скота (рис. 4), утилизация отходов (например, органические вещества, гниющие на свалках), утечки из газопроводов, выбросы газа на местах добычи нефти и угольных шахтах, а также сжигание растительности.

N2O — в основном от сельского хозяйства, например, при внесении удобрений; некоторое количество также образуется при сжигании ископаемого топлива и растительности.

Корова
Рисунок 4 Это не просто красивая мордашка: домашний скот является одним из основных источников парниковых газов.

Непрерывный мониторинг концентрации CO2 в атмосфере начался в 1958 году, а непрерывные измерения СН4 и N2O начались только в 1980-х годах. До этого замер концентрации парниковых газов в прошлом проводились в основном по пузырькам воздуха, запертым в образцах ледяных кернов, взятых в полярных регионах.

На рисунке 5 показано количество трех парниковых газов с 1850 года с точки зрения коэффициентов смешивания. Коэффициент смешивания — это доля данного газа в атмосфере, обычно называемая концентрацией в атмосфере. Значения обычно выражаются в частях на миллион (ppm) или в частях на миллиард (ppb).

Концентрация парниковых газов
Рисунок 5 Атмосферные концентрации таких парниковых газов, таких как диоксид углерода (CO2, зеленый), метан (СН4, оранжевый) и оксид азота (N2O, красный), определенные по данным кернов льда (точки) и прямых атмосферных замеров (линии). (МГЭИК, 2013)

Из графика видно, что концентрация всех трех газов со временем растет.

Наибольший процентный рост концентрации с 1850 года продемонстрировал метан. Он единственный, рост концентрации которого составил ~125% (примерно с 800 ppb до 1800 ppb, т.е. примерно на 1000 ppb) от первоначального значения. Для двух других процентный рост меньше.

Это может вызвать удивление, поскольку CO2 является наиболее известным парниковым газом. Причина, по которой CO2 находится в центре внимания большинства дискуссий вокруг политики изменения климата, заключается в том, что он имеет самую высокую концентрацию из трех парниковых газов (измеряется в частях на миллион, а не в частях на миллиард). Поэтому он вносит наибольший вклад в общее воздействие парниковых газов.

3 Радиационные воздействия, влияющие на понижение температуры

А как же факторы, которые могут запутать наши представления о наблюдаемом потеплении глобального климата?

Начнем с рассмотрения двух основных охлаждающих факторов — промышленных сульфатов и вулканических сульфатов. Оба они влияют на уменьшение энергии, поскольку отражают энергию от Солнца обратно в космос. Поэтому, по мере увеличения их концентрации, их эффект заключается в уменьшении GMST.

3.1 Промышленные сульфаты

Этот раздел мы начнем с рассмотрения другой точки зрения — глобального похолодания, которая превалировала в прошлом веке в начале 70-х годов.

Сравнительно недавние изменения средней глобальной температуры поверхности Земли показаны на рисунке 6.

Изменения средней глобальной температуры
Рисунок 6 Изменения средней глобальной температуры поверхности за период 1850-1972 годов (МГЭИК, 2013a).
На рисунке показаны изменения температуры из набора данных HadCrut. Он представлен в виде линейного графика температурных изменений относительно 1850-1879 гг. в °C за 1850-1972 гг. На графике видно, что есть снижение с 1850 по 1910 год, повышение с 1910 по примерно 1940 год, затем небольшое снижение с 1940 по 1972 год. (HadCRUT — это набор данных ежемесячных инструментальных температурных записей, сформированный путем объединения записей температуры поверхности моря, собранных Центром Хэдли Британского метеорологического управления, и записей температуры воздуха на поверхности земли, собранных Отделом климатических исследований (CRU) Университета Восточной Англии)

Можно ли сказать, глядя на рисунок 6, что «недавние» изменения температуры с 1940 по 1970 годы свидетельствуют о похолодании? Конечно! На графике видно, что имеется отрицательная динамика — другими словами, наблюдается «глобальное похолодание».

Теперь-то мы знаем, что долгосрочная динамика изменилась с похолодания на потепление. Но в 1972 году, когда климатология была еще новой наукой, было совсем не ясно, что происходит.

В 1970-х годах некоторые СМИ представили драматические предсказания нового ледникового периода (рис. 7). Они сообщали — и в некоторых случаях преувеличивали — о нескольких научных исследованиях, которые изучали GMST последние три десятилетия и утверждали, что, скорее всего, начался длительный период глобального похолодания.

Газетные статьи
Рисунок 7 Коллаж из газетных статей, сообщающих о прогнозах глобального похолодания в январе 1970 года («Более холодные зимы предвещают наступление нового ледникового периода» и «Ученые видят ледниковый период в будущем», Washington Post) и в мае 1975 года («Ученые размышляют, почему меняется климат мира; значительное похолодание считается неизбежным», New York Times). Коллаж был составлен американским консервативным аналитическим центром и также включает статью от мая 1932 года о таянии ледяных шапок («Следующий великий потоп предсказан наукой», New York Times).

Со временем взгляды ученых на проблему изменения температуры стали меняться. Вот что сказала по этому поводу Британский физик Хелен Черски:

… «именно глобальное потепление, а не угроза ледникового периода, станет доминирующей научной проблемой. Интересно оглянуться назад, на то время, когда глобальное потепление еще не было главным предметом обсуждения. Ученые только сейчас начинают разбираться в сложностях климатической системы и в том, как и когда она может измениться. Информации просто не хватало для того, чтобы понять, что происходит. Но это начало меняться.

В конце 1970-х годов аргументы в пользу нового ледникового периода начали таять. Теория похолодания была основана на выбросах диоксида серы, который в то время был основным загрязнителем атмосферы. Было известно, что этот газ обладает охлаждающим эффектом, и некоторые ученые считали, что это может подтолкнуть планету к ледниковому периоду. Но вскоре стало ясно, что как количество диоксида серы, так и величина его охлаждающего эффекта были явно преувеличены. В конце концов, большого похолодания не произойдет».

Газ диоксид серы (SO2) выделяется при сжигании угля и нефти, выплавке металла и в результате других промышленных процессов. Этот газ быстро реагирует с водяным паром в атмосфере, образуя капельки серной кислоты, называемые сульфатными аэрозолями, или сокращенно сульфатами. (Слово «аэрозоль» означает «маленькая частица или капля»). Поскольку промышленные сульфаты выбрасываются в атмосферу в приземном слое, их время жизни составляет всего несколько дней или недель, прежде чем они выпадут с дождем, но важно то, что эти газы вырабатываются постоянно.

Капли отражают часть солнечного излучения, тем самым охлаждая атмосферу. Но это далеко не все, поскольку сульфатные аэрозоли кроме этого вызывают сложные косвенные эффекты. Частицы такого размера могут действовать как ядра конденсации облаков, способствуя конденсации водяного пара, и эти облака могут влиять как на эффект потепления, так и охлаждения. Несмотря на эту сложность, предполагаемый чистый эффект прямых и косвенных механизмов влияния сульфатных аэрозолей  очевиден: охлаждение.

По оценкам МГЭИК, сульфатные аэрозоли компенсировали около четверти расчетного воздействия CO2 в период с 1850 по 2011 год (МГЭИК, 2013a). Эффект охлаждения сульфатного аэрозоля иногда называют «глобальным затемнением».

На рисунке 8 показано изменение глобальных выбросов диоксида серы во времени. Вы можете видеть основные характеристики долгосрочного увеличения примерно до 1975 года, а затем снижение в последние десятилетия ХХ века.

Выбросы диоксида серы
Рисунок 8 Глобальные выбросы диоксида серы (сплошная линия) с 95% границами неопределенности (пунктирные линии). Рисунок 8 представляет собой линейный график, на котором по вертикальной оси Y отложены глобальные выбросы серы в Гигаграммах (1 гигаграмм = 1000000 килограмм) SO2, а по горизонтальной оси X — года с 1900 по 2000. Графики показывают такую картину: рост с 20 000 Гг в 1900 году до примерно 50 000 Гг в 1950 году, более крутой рост до пика примерно в 140 000 Гг в 1980 году и устойчивое снижение до примерно 120 000 Гг в 2000 году.

Уменьшение выбросов SO2 для глобальной температуры означает снижение охлаждающего эффекта (т.е. относительное потепление).

Посмотрите на отдельные региональные оценки на рисунке 9, чтобы иметь более подробное представление о региональных выбросах SO2.

Выбросы по регионам
Рисунок 9 Глобальные выбросы диоксида серы по регионам для четырех регионов с наибольшими выбросами (Северная Америка, Европа, страны бывшего Советского Союза (FSU), и Восточная Азия). Рисунок представляет собой линейный график, на котором показаны региональные выбросы серы в Гг SO2 по вертикальной оси Y, а по горизонтальной оси X — года с 1850 по примерно 2010. Три из кривых (Северная Америка, Европа и FSU) показывают схожую картину: рост от 20 000 Гг до 40 000 Гг, затем снижение к настоящему времени. Восточная Азия показывает сравнительно небольшой рост от нуля в 1850 году до примерно 1950 года, а з атем более резкий рост в оставшуюся часть рассматриваемого периода.

Снижение выбросов SO2 в Северной Америке и Европе было вызвано внедрением нормативных актов по снижению загрязнения окружающей среды в 1970-х годах (например, таких как Закон о чистом воздухе США 1970 года), которые были приняты для предотвращения таких проблем, как кислотные дожди. Таким образом, по некоторой иронии судьбы, регулирование, направленное на улучшение качества воздуха, привело к уменьшению содержания аэрозолей в атмосфере, что, в свою очередь, привело к увеличению чистого эффекта глобального потепления от сжигания ископаемого топлива.

В последние годы в Китае наблюдается значительное увеличение объемов сжигания угля, поэтому Восточная Азия обогнала другие регионы: похоже, тенденция к снижению глобальных выбросов SO2, по-видимому, изменилась на противоположную.

3.2 Вулканические сульфаты

Крупнейшее вулканическое событие современности, извержение вулкана Тамбора в Индонезии, произошло в апреле 1815 года. Этот «Год без лета» был отмечен мрачным небом, холодной погодой и неурожаем. Там, где имеются исторические записи, они свидетельствуют об аномально холодной погоде в течение следующего года, с несезонными заморозками и снегопадами на северо-востоке США, неурожаями и голодом в Англии, Франции и Германии.

Предполагается, что это и последующие извержения вулкана, в результате которых закаты приобрели туманный, розово-оранжевый цвет, повлияли на своеобразный художественный стиль Д.М.У.Тернера (рис. 10).

Тернер
Рисунок 10 «Чичестерский канал», автор Джозеф Мэллорд Уильям Тернер. На картине изображены маленькая рыбацкая лодка и более крупное парусное судно на канале. Оттенок картины — желтый, что наводит на мысль о закате или восходе солнца.

Стратосфера — это слой в верхних областях атмосферы (примерно выше 18 км в тропиках), расположенный над более турбулентным слоем тропосферы, где выпадают осадки и происходит большинство обычных «погодных» явлений (рис. 11). Аэрозоли в стратосфере находятся слишком высоко, чтобы выпасть в виде дождя, а это значит, что они сохраняются там достаточно долго, чтобы рассеяться по всему миру, и могут влиять на климат за счет эффекта охлаждения в течение примерно одного-трех лет.

Пепел и лава — самые впечатляющие порождения вулканических извержений, но вулканы также выбрасывают газ SO2. Этот газ образует сульфатные аэрозоли с тем же охлаждающим эффектом, что и промышленные сульфаты. Если извержение большое, эти аэрозоли могут быть выброшены в стратосферу.

Фотография Земли с МКС
Рисунок 11 На этой фотографии, сделанной с борта Международной космической станции, изображены Земля и Луна. На земном горизонте — тропосфера (красно-коричневый цвет). Над ней находится стратосфера. Луна видна в центре изображения, выступая над горизонтом.

Эффект охлаждения от вулканических сульфатов может быть огромным. После разрушительного извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в июне 1991 года средняя глобальная температура поверхности (GMST) снизилась примерно на 0,3-0,4 °C.

4 Внутренняя изменчивость

Третий отвлекающий фактор не является воздействием как таковым, но может затуманить общую картину. Это идея «внутренней изменчивости», когда вы не можете быть уверены, что видите полный расклад.

Метрополитен
Рисунок 12 Московский метрополитен. Станция Комсомольская. Пересадочная

Представьте, что вас попросили измерить общее количество людей, путешествующих в метрополитене Москвы в любой момент времени, а также изменения, происходящие в объеме пассажиропотока в течение дня.

Но, допустим, у вас есть возможность измерить количество пассажиров только на кольцевой части метро, поэтому вы концентрируетесь на измерении именно на этом участке.

Получите ли вы точное число пассажиров во всей системе метрополитена?

Конечно, нет — вы увидите только часть картины. Большая часть пассажиров в любой момент времени находится в других районах метро.

Получите ли вы достоверное представление о пассажиропотоке в течение дня?

Полной уверенности вы никогда не сможете иметь, но по мере того, как пассажиры входят и выходят на станциях кольцевой дороги, вы, возможно, сможете оценить общую закономерность. Кольцевая дорога — это большой и важный участок, через который проходит множество людей. Можно наблюдать изменения в этой закономерности по мере того, как люди входят и выходят из вагонов.

Тот же принцип применим к науке о климате, и это третий запутывающий фактор. Взаимодействие в климатической системе порождает спонтанные и непредсказуемые колебания в системе Земли, известные как внутренняя изменчивость.

В отличие от солнечной радиации, парниковых газов и сульфатных аэрозолей, внутренняя изменчивость не является воздействующим фактором. Вместо этого колебания добавляют «шум» к долгосрочной закономерности, что затрудняет определение причин изменения климата. До сих пор мы рассматривали в основном поверхностное потепление. Но ежеминутно каждый день тепло перемещается по планете, из атмосферы в океаны и обратно. Таким образом, если вы измеряете только температуру поверхности, вы видите только часть картины, так как большая часть тепла Земли находится в другом месте.

Одним из важных примеров внутренней изменчивости, влияющей на GMST, является Эль-Ниньо – южное ответвление экваториального течения (ENSO). Во время Эль-Ниньо ветры, дующие с востока на запад над тропической частью Тихого океана, ослабевают, что замедляет циркуляцию океана внизу. Это означает, что из глубины океана поднимается меньше холодной воды, чем обычно, поэтому поверхность моря в восточной части тропической зоны Тихого океана становится теплее, чем обычно (рис. 13a).

Это событие и его противоположность, событие Ла-Нинья (усиление ветров, ведущее к похолоданию поверхности моря в восточной части тропической зоны Тихого океана; рисунок 13b), происходят каждые несколько лет и вызывают огромные изменения температуры океана и погоды по всему миру.

Эль-Ниньо и Ла-Нинья
Рисунок 13 Пример изменения температуры поверхности моря во время событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья, показывающий характерную картину потепления (a) и похолодания (b) в восточной части Тихого океана. На тепловых картах используется радужная цветовая шкала для отображения изменений температуры: области, окрашенные в красный цвет, показывают потепление, а в синий — похолодание. На левом рисунке показана характерная картина потепления в восточной части Тихого океана. На этом изображении показана полоса, окрашенная в красный цвет на большей части экватора в Тихом океане, что указывает на повышение температуры до 4 °C. На правом рисунке показана характерная картина восточной части Тихого океана. На этом изображении показана полоса, окрашенная в синий цвет, что указывает на снижение температуры до -4 °C.

Многие кратковременные всплески и падения температуры, которые вы видите в ежегодных данных GMST, вызваны ENSO, перемещающим тепло между атмосферой и океаном.

5 Сложить все воедино

Ученым необходимо рассчитать, как каждый из «подозреваемых» и отвлекающих факторов повлиял на температуру Земли с течением времени. К счастью, каждый фактор имеет свою характерную закономерность (свои «отпечатки пальцев») в воздействии на температурные показатели, и ученые могут проанализировать эти закономерности, чтобы сделать вывод о том, какой вклад внес каждый фактор в любые наблюдаемые изменения.

Как же ученые оценивают, как каждый из этих «подозреваемых» и отвлекающих факторов повлиял на климат?

5.1 Климатические модели

Ответ заключается в том, что ученые используют специальные модели, чтобы оценить, в какой степени каждый подозреваемый и отвлекающий фактор влияют на климат.

Климатические модели — это математические уравнения, которые представляют часть или всю систему Земли. Большинство климатических моделей чрезвычайно сложны, в них многие тысячи уравнений. Они слишком сложны для расчета человеком, поэтому их рассчитывают компьютеры.

Подробнее об этих сложных климатических моделях вы узнаете позже. Пока достаточно сказать, что эти современные компьютерные модели предназначены для имитации всех важных аспектов климатической системы. Климатические модели позволяют климатологам оценить, как система Земли реагирует на различные факторы. Они дают нам возможность проводить виртуальные эксперименты с климатической системой: изменяя различные исходные данные, мы можем имитировать широкий спектр возможностей.

5.2 Определение виновных

Теперь перейдем к заключительному шагу расследования. Кто же из наших подозреваемых является виновником?

Другими словами, насколько сильно Солнце, парниковые газы и отвлекающие факторы влияют на температурные показатели? Каков относительный вклад каждого фактора и какая часть этого вклада может быть объяснена деятельностью человека?

Используя климатические модели, ученые оценивают долю влияния каждого климатического фактора, корректируя их вклад до тех пор, пока не будет найдено «наилучшее соответствие» наблюдаемым данным.

Так кто виноват в том, что Земля нагревается?

Рисунок 14 Так что же на самом деле нагревает Землю?

Что согревает мир
Рис14.1 представляет собой линейный график, который показывает изменение температур по сравнению со средним значением 1880-1910 гг. в °F, по оси Y или вертикальной оси, в диапазоне от -2 °F (обозначено «холоднее») до +2 °F (обозначено «жарче»). Ось X или горизонтальная ось показывает время, с 1880 по 2014 год, и эта ось пересекает ось Y в точке 0 °F. На графике видно, что линия лежит близко к горизонтали, то есть при значениях изменения температуры 0 °F. Начиная с 1917 года, линия увеличивается до точки, имеющую разницу температур в 1,4 °F в 2014 году. Начиная с 1930 года, разница температур всегда больше 0 °F. График колеблется с колебаниями примерно до 0,7 °F от года к году.
орбита
Рис14.2. Это тот же график изменения температур, что и график 14.1, но с добавлением данных колебаний температуры, обозначенные как «Орбитальные изменения», то есть вклад в изменение температуры, обусловленный орбитальными изменениями Земли. Эта кривая линия близка к температуре = 0 °F, с очень небольшими колебаниями от года к году (менее ±1 °F). Доверительная полоса, показывает достоверность около ±0,5 °F — это типичная доверительная полоса для всех последующих графиков.
Солнце
Рис14.3 График 14.3 представляет собой график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, помеченными как «Солнечная», то есть вклад в изменение температуры, обусловленный изменением солнечной активности. Эта линия остается близкой к изменению температуры = 0 °F, с очень небольшими колебаниями от года к году (менее ±1 °F).
Вулканы
Рис14.4 График 14.4 — это график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, помеченными как «Вулканы». Эта линия остается близкой к изменению температуры = 0 °F, с очень небольшими колебаниями от года к году (менее ±1 °F). Есть, правда, несколько заметных провалов, примерно до — 0,7 °F, в 1885, 1903, 1964, 1983 и 1992 годах.
Все природные факторы
Рис14.5  График 14.5 представляет собой график 14.1 с добавленными к нему температурными данными, обозначенными как «Природные факторы», которые очень похожи на данные о вулканических процессах на предыдущем графике, т.е. линия остается близкой к 0 °F, с очень небольшими колебаниями от года к году (менее ±1 °F). Есть несколько заметных провалов, примерно до — 0,7 °F, в 1885, 1903, 1964, 1983 и 1992 годах.
Обезлесение
Рис 14.6  График 14.6 показывает график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, помеченными как «Землепользование». Эта линия остается близкой к 0 °F, с очень небольшими колебаниями от года к году (менее ±1 °F), примерно до 1940 года. С этого момента и до 2014 года разница температур падает примерно до -0,2 °F.
Озон
Рис14.7 На графике 14.7 показан исходный график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, помеченный как «Озон». Линия показывает увеличение температур от примерно -0,1 °F в 1880 году до 0 °F между 1906 и 1930 годами, увеличиваясь до 0,2 °F к 2014 году.
Аэрозоли
Рис14.8  График 14.8  — это график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, помеченный как «Аэрозоли». Линия имеет устойчивое значение около -0,1°F (с аналогичными по величине колебаниями) с 1880 по примерно 1920 год, затем устойчивое снижение до примерно -0,8°F к 2014 году.
Парниковые газы
Рис14.9 График 14.9 — это график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, помеченными как «Парниковые газы». Эта линия поднимается от 0 °F в 1880 году до почти +2 °F в 2014 году.
Смотрите сами
Рис14.10 График 14.10 представляет собой график 14.1 с добавленными к нему данными о температуре, обозначенными как «Человеческий фактор». Он полностью совпадает с «Наблюдаемой температурой», хотя и сглаживает колебания от года к году. Однако линия «Человеческого фактора» в основном выше линии «Наблюдаемой температуры» примерно до 1934 года, примерно на 0,3 °F.
Сравнение
Рис14.11 Это тот же график, что и предыдущий «Убедитесь сами».

Из отдельных графиков изменения GMST для каждого воздействия (рис. 14) видно, что деятельность человека является основной причиной недавнего потепления.

Как вы уже знаете, при атрибуции неизбежна некоторая степень неопределенности, поскольку установить причинно-следственные связи в сложных природных системах сложно. Как уже было сказано выше, в заявлении МГЭИК (2013a) говорится, что:

«Ученые на 95% уверены, что, по крайней мере, половина глобального потепления с 1950 года вызвана деятельностью человека

На самом деле это довольно осторожный вывод ученых.

Вообще-то, правильнее было бы сказать так: «деятельность человека вызвала потепление с 1950 года за счет увеличения выбросов парниковых газов

виновник

6 Выводы

В этой статье вы получили представление о том, как объяснить недавние изменения климата, обсудили наиболее важные климатические факторы — Солнце, парниковые газы, промышленные сульфаты и вулканические сульфаты, а также внутреннюю изменчивость. Возможно, у вас уже есть идеи о том, как можно манипулировать этими факторами или изменять их, чтобы управлять климатом.

В следующей статье мы рассмотрим еще одну потенциальную мотивацию для геоинженерии: прогнозы ученых на будущее.

Источник

Продолжение в следующей статье: Будущее планеты Земля


c-sin






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.