Презентация "Климат Земли" по географии – проект, доклад

Сюрпризы изменений глобального климата и Финский залив

В.Н. Малинин, проф. РГГМУ

Глобальное потепление: миф или реальность? Что происходит с уровнем Мирового океана? Исчез ли Гольфстрим? Возможны ли катастрофические наводнения в Финском заливе?

Основные темы

Что происходит с климатом Земли?

Глобальный климат: статистическая совокупность состояний, свойственная климатической системе за период времени год и более Локальный климат: совокупность атмосферных условий за многолетний (несколько десятилетий) период, свойственных конкретному месту в зависимости от его географического положения Параметры климата: статистические характеристики (средние, дисперсии, экстремумы, тренды, параметры изменчивости др.)

Определение климата

Временные масштабы изменений климата: от нескольких лет до сотен тысяч лет В долговременном плане Земля движется в сторону малого ледникового периода, который наступит примерно через 30 тыс. лет На этом фоне современное глобальное потепление – не более чем кратковременная пульсация

«Страшилки»

Аналитический Доклад (2007): «Климат конфликта»

2,7 млрд. человек могут погибнуть на Земле в ХХI веке в результате войн, спровоцированных глобальным потеплением. В войны будут втянуты более 40 стран. В том числе: Алжир, Индия, Эфиопия, Перу, Бангладеш и др. Дестабилизация грозит еще более чем 50 странам, включая Россию. Причины: засухи, проблемы с питьевой водой, экстремальные явления, затопление прибрежных территорий и др.

1. Внешние астрономические факторы: светимость Солнца, положение и движение Земли в Солнечной системе, наклон её оси вращения к плоскости эклиптики и др. 2. Внешние геофизические факторы: размеры и масса Земли, скорость её вращения вокруг оси, собственные гравитационное и магнитное поля, внутренние источники тепла (вулканизм и геотермальный поток тепла), тектонические движения земной коры и др. 3. Внутренние геофизические факторы: масса и состав атмосферы и океана, крупномасштабные процессы взаимодействия океана и атмосферы, особенности подстилающей поверхности (распределение континентов и океанов, рельеф поверхности суши и др.), колебания массы ледниковых покровов, горных ледников и морских льдов и т.д. 4. Антропогенные факторы: совокупность всех видов человеческой деятельности, в той или иной мере влияющих на изменения природной среды. Это, прежде всего, сжигание ископаемого топлива и выбросы в атмосферу различных примесей в результате производственной деятельности

Факторы формирования глобального климата

Естественные климатообразующие факторы: процессы крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы природные изменения газового состава атмосферы за счет вулканизма и других процессов возможно космогеофизические силы (изменения скорости вращения Земли, «полюсный прилив», солнечная активность и др.) Антропогенные климатообразующие факторы: рост концентрации парниковых газов за счет промышленного производства и сжигания ископаемого топлива орошение, крупномасштабная вырубка лесов, урбанизация и др.

Изменения климата в диапазоне времени от 1 года до нескольких десятилетий

МГЭИК (IPCC)

В 1988 г. ВМО учредила МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата или Intergovernmental Panel on Climate Change) 1990 г. Первый доклад МГЭИК 2001 г. Третий доклад МГЭИК 2007 г. Четвертый доклад МГЭИК 2007 г. Альберту Гору и МГЭИК присуждена Нобелевская премия За большой вклад по изучению изменений климата

Межгодовая изменчивость температуры воздуха на земном шаре по данным наблюдений за 1850-2005 гг.

Оценки линейных трендов ПТВ за различные периоды времени

Степень покрытия данными о температуре воздуха в отдельных полушариях и на земном шаре в целом

Межгодовая изменчивость и тренд температуры воздуха в Санкт-Петербурге с 1851 г. (очаг тепла и как с ним бороться?)

Средняя скорость изменения приземной температуры воздуха на территории России в среднем за год в период с 1976 по 2006 годы

Средние за год аномалии количества осадков осредненные по территории России (базовый период 1961-1990 г.г.)

Межгодовая изменчивость температуры воздуха и температуры поверхности океанов на земном шаре в целом за 2000-2008 гг.

Межгодовая изменчивость температуры поверхности Мирового океана по данным разных авторов

Исчез ли Гольфстрим?

Страшилки: Польские ученые: за последние 5 лет скорость движения вод Гольфстрима упала в 2 раза и оно быстро остывает. Уже этой зимой в Европе следует ожидать лютых морозов Английские ученые: глобальное потепление из-за усиления выноса пресных вод из Арктического бассейна приведет к усилению холодного Лабрадорского течения, которое изменит направление движения вод Гольфстрима в сторону Африки. В результате годовая температура воздуха в Англии уменьшится на несколько градусов

Схема основных течений в Северной Атлантике

Индекс Гольфстрима, характеризующий его северную границу

Анализ трендов ТПО в Северной Атлантике за 1899-1910 гг. (распределение линейного коэффициента детерминации R2)

Аномалии ТПО за 21.11-27.11.10 в Мировом океане

Сезонные аномалии ТПО в Мировом океане

Что происходит с уровнем Мирового океана?

Наиболее крупные экономические последствия повышения уровня Мирового океана: дополнительные капитальные затраты на берегоохранные сооружения и перенос объектов инфраструктуры из возможной зоны подтопления подтопление крупнейших городов Земли: Лондона, Нью-Йорка, Токио, С-Петербурга и др. убытки, связанных с потерями прибрежных земель и переселение десятков млн. человек; дополнительные затраты на различные мероприятия в связи с более частыми наводнениями суммарный ущерб всех стран в мире при росте глобального уровня на 1 м может составить примерно 1 триллион долларов США

Изменения приповерхностной температуры воздуха (ПТВ) формируют режим накопления (расходования) массы горных ледников, морских льдов, в значительной степени покровных ледников и, следовательно, определяют поступление пресных вод ледников в океан. Кроме того, ПТВ влияет на изменчивость испарения и осадков над океаном, а через изменения температуры поверхности океана вызывают стерические колебания уровня. Поэтому именно ПТВ можно рассматривать как главный определяющий фактор колебаний УМО.

Изменения уровня Мирового океана как индикатор глобального климата

К эвстатическим колебаниям относятся компоненты водного баланса: осадки, испарение, приток речных вод, айсберговый сток и т.д. Стерические колебания обусловлены изменениями плотности морской воды, прежде всего за счет ее температуры. К глобальным деформационным колебаниям относятся: вертикальные движения земной коры и донное осадконакопление При анализе межгодовых колебаний УМО величиной hД можно пренебречь без существенной потери точности. Это означает, что колебания УМО обусловлены изменениями климатических процессов.

Изменения уровня Мирового океана состоят из:

hМ = hЭ + hС + hД hЭ - эвстатические колебания hC – стерические колебания hД – деформационные колебания

По футшточным наблюдениям: Система GLOSS (Global Sea Level Observing System) – Глобальная Система Наблюдений за Уровнем Моря, насчитывающая в настоящее время более 1700 станций. База данных Permanent Service for Mean Sea Observing System Level (PMSSL) содержит среднемесячные данные по уровню. По альтиметрическим данным с ИСЗ: ИСЗ Topex/Poseidon, выведенный на орбиту 10 августа 1992 г., обеспечивает почти глобальное покрытие МО от 66о с.ш. до 66ою.ш. Погрешность определения высоты морской поверхности составляет 1.5-3.0 см, пространственное разрешение достигает 5-7 км с повтором измерений через 3-35 суток

Изменения уровня Мирового океана определяются:

Изменения уровня Мирового океана за последние 140 лет (по футшточным наблюдениям)

Изменения уровня Мирового океана за последние 150 лет (по футшточным наблюдениям)

Межгодовой ход УМО за весь период времени с 1861 по 2005 гг.

Межгодовой ход УМО по данным разных авторов

Изменения уровня Мирового океана по альтиметрическим данным (тренд 3,0 мм/год)

Временной ход скользящей по 30-летиям корреляции аномалий глобальной температуры воздуха и УМО по данным разных авторов (вертик. линии – доверительный интервал)

Оценки вклада различных факторов в колебания УМО по данным МГЭИК в мм/год

Оценки вклада различных факторов в колебания УМО на основе уравнения водного баланса, в мм/год

Прогнозирование уровня Мирового океана на конец столетия (страшилка)

Зависимость межгодовых колебаний уровня Мирового океана от аномалий приповерхностной температуры воздуха над земным шаром по данным за период 19602008 гг.

Статистическая модель прогноза глобального уровня на конец столетия

Оценки изменений глобальной приповерхностной температуры воздуха и уровня Мирового океана на конец XXI в. (20902099 гг.) по сравнению с концом ХХ в. (1980 – 1999 гг.)

Физическая основа модели: запаздывание колебаний уровня Мирового океана в зависимости от изменений температуры воздуха в 18-21 лет, которые приводят к росту температуры воды в толще вод океана и постепенному изменению массы ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии после выпавших осадков. Статистическая основа модели: сдвиговая пошаговая регрессия методом включения переменных.

Физико-статистическая модель прогноза УМО с заблаговременностью два десятилетия

Распределение данных по ПТВ в физико-статистической модели прогноза УМО красным цветом выделены точки в модели с заблаговременностью 21 год

Прогностические значения УМО за период 2000-2028 гг., рассчитанные для сдвига 21 год для различных шагов от m=1 до m=19. Прогностический тренд за 2000-2028 гг. равен 2.8 мм/год

Формирование невских наводнений и их прогнозирование

Максимальные зарегистрированные за период наблюдений подъемы уровня воды (см) в Балтийском море

Суммарное по десятилетиям число невских наводнений и их линейный тренд

Средняя траектория циклонов, вызывающих сильные невские наводнения

Обеспеченность максимальных годовых уровней воды в С.-Петербурге и Кронштадте.

Повторяемость максимальных уровней: С.Петербург: Один раз в 100 лет – 350 см Один раз в 1000 лет – 470 см Один раз в 10000 лет – 540 см Кронштадт (КЗС): Один раз в 100 лет – 275 см Один раз в 1000 лет – 405 см Один раз в 10000 лет – 465 см Было получено, что наличие закрытого КЗС приводит к увеличению уровня в створе КЗС со стороны Финского залива на 10% Из книги Р.А. Нежиховского «Вопросы гидрологии реки Невы и Невской губы»

Распределение максимумов уровня (см) вдоль побережья Финского залива при экстремальном катастрофическом наводнении при открытом КЗС (знаменатель) и при закрытом (числитель).

Площади затопления территории муниципальных округов Курортного района при различных подъемах морского уровня, га

Оценки компонентов материальных ущербов вследствие повышения морского уровня для Курортного района СПб

«Климатгейт»

В истории климатических скандалов уже не раз случалось, что наблюдаемые изменения климата и состояния атмосферы давали не совсем объяснимые результаты, которые сначала раздувались в тщательно спланированную политическую истерию, а затем порождаемая этой истерией паника приносила определенным кругам вполне конкретные материальные и финансовые дивиденды. Пример - озоновые дыры (фреон). главный инициатор и создателем мифа об «озонной угрозе» была известная корпорация «Дюпон», Для крупного бизнеса миф о глобальном потеплении — это возможность взять под контроль добычу и эксплуатацию природных ресурсов, большая часть которых принадлежит тем самым развивающимся странам. Борьба с выбросами парниковых газов предполагает введение квот и ограничений, размер которых обязательно станет предметом торга и спекуляций. Здесь открывается прямой путь к зарабатыванию огромных денег фактически из ничего: продавая право чиновников «мирового правительства» разрешать и запрещать добычу и использование полезных ископаемых.

оценки «парникового потепления» дают значения, близкие к природной обусловленной обусловленности климата. рост концентрации СО2 и других ПГ может быть частично вызван и природными факторами, в частности, межгодовыми колебаниями газообмена в системе океан-атмосфера. потепление в 20-м столетии было сконцентрировано в течение двух периодов: в 20-40 годы и после 1975 года. С 40-х годов до начала 70-х в северном полушарии имело место похолодание климата. В южном полушарии ПТВ оставалась неизменной. значительная пространственная дифференциация в изменениях климата. В некоторых регионах (в основном в северном полушарии) после 1975 г. вплоть до последнего времени продолжалось похолодание.

Потепление климата обусловлено не только ростом концентрации ПГ, но и естественными факторами

Сопоставление стерических колебаний уровня океана по данным [Antonov et al., 2005] (красная линия) и вычисленных по статистической модели (черная линия).

Фактические (1) и прогностические (2) оценки медленной составляющей стерических колебаний УМО. Вертикальные линии показывают доверительный интервал равный ±σ.

Межгодовой ход глобального теплосодержания океана в слое 0700 м, рассчитанный в работах [Levitus et al.,2009] (красный цвет), [Domingues et al., 2008] (синий цвет) и [Ishii and Kimoto, 2009] (зеленый цвет).

Оценки вкладов различных процессов в изменения УМО в XX столетии (1910-1990 гг.) по данным МГЭИК (2000 г.) в мм/год

значения испарения и осадков заданы в узлах первичной широтно-долготной сетки 1.875о×1.875о с 1949 г. Общее число узлов составило 15965; осуществлено осреднение исходных данных по пятиградусным трапециям Мирового океана, в результате число узлов сократилось до 1305; Основным периодом исследования принят 1980-2005 гг., характеризующийся особенно резким потеплением глобального климата. Использован глобальный гидрометеорологический архив СDAS (Climate Data Assimilation System), являющийся частью системы NOAA NCEP/NCAR Reanalysis;

Определение испарения и осадков над Мировым океаном

Среднемноголетние значения компонент влагообмена для отдельных океанов и Мирового океана в целом

Межгодовой ход испарения и осадков над Мировым океаном за период 1980-2006 гг. в см/год

Характеристики линейного тренда в межгодовых колебаниях испарения и осадков над отдельными океанами и Мировым океаном в целом

Водный баланс Антарктиды и Гренландии в ХХ-м столетии (1910-1990 гг.) на основе данных МГЭИК в км3/год

Межгодовые изменения площади антарктических айсбергов в км2