ВАРИАЦИИ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ. Г.Н. Панин, Т.Ю. Выручалкина, И.В. Соломонова Institute of Water Problems RAS

Modern climate changes are accompanied by respective alterations of a hydrological regime of the large territories leading to appreciable reorganisation of water and thermal balance of internal reservoirs. The risks caused by fluctuation of level of reservoirs, thus, appear directly connected with success of forecasting of a climate. Well-known results of numerical modelling of a global climate (IPCC, the fourth report) which in the forecasts give linear or logarithmic dependence between changes of temperature of air and change of concentration of hotbed gases in atmosphere. Verification of results of modelling of a global climate on the data of change of temperature in the XX-th century give the satisfactory coordination. However, comparisons of the data of numerical modelling of a regional climate (first of all polar regions, Caspian sea) with the data of supervision are represented rather schematical, and results of forecasting often happen inconsistent. Современные изменения климата сопровождаются соответствующими изменениями гидрологического режима крупных территорий, приводящих к заметной перестройке водного и теплового баланса внутренних водоемов. Риски, вызываемые колебанием уровня водоемов, таким образом, оказываются напрямую связанными с успешностью прогнозирования климата. Хорошо известны результаты численного моделирования глобального климата (IPCC, четвертый отчет), которые в своих прогнозах дают линейную или логарифмическую зависимость между изменениями температуры воздуха и изменением концентрации парниковых газов в атмосфере. Верификация результатов моделирования глобального климата на данных изменения температуры в ХХ веке дают удовлетворительное согласование. Однако, сравнения данных численного моделирования регионального климата (в первую очередь полярных областей, Каспия) с данными наблюдений представляются весьма схематичными, а результаты прогнозирования часто бывают противоречивыми Institute of Water Problems RAS2

IPCC (Report 4) Institute of Water Problems, Moscow

Часть 1. Специфика региональных климатических изменений (Арктика, Антарктида) Institute of Water Problems, Moscow4 The modern climate models (IPCC) present only linear or logarithmical dependence between the air temperature changes and change of the greenhouse gases concentration in the atmosphere. IPCC (Report 4)

Аномалии SAT 0 C (севернее 62 N) и реконструкция (O 18 ) SAT 0 C в Гренландии Institute of Water Problems RAS5

Антарктика Institute of Water Problems RAS

Antarctic, station Wostok Arctic Изменение температуры в Арктике и Антарктиде

Изменение аномалий температуры и давления в Арктике и скорости вращения Земли Институт водных проблем РАН

б в а Spectra of the temperature in the Arctic (a), Antarctic (б) and Earth rotation (в) Institute of Water Problems, Moscow Wavelet analysis of the HadCRUT3 global temperature anomalies The ~62-year cycle is clearly visible.

Preliminary results linear or logarithmic raise Modern climate models (including IPCC) represent linear or logarithmic raise of temperature in XXI century (while there were certain fluctuations during the climate change history). Under modeling of climate changes according to the IPCC scenario attention is mainly paid to a distant perspective. Climate changes of the nearest coming years look more vague than their changes in remote periods. Under such modeling there are not accomplished and explained the causes of the Arctic and Antarctic cooling during the years (there was no break in increase of the greenhouse gases concentration). So far, there are no an adequate physical explanation of the secular temperature course in the Arctic and Antarctic, and therefore the existing predictions of their changes in XXI century seem doubtful Institute of Water Problems, Moscow

Institute of Water Problems, Moscow11 What will be climate tendencies like in XXI century?

Institute of Water Problems, Moscow12 Parameterization of the temperature change with quasi-periodic effect

2 д IPCC (B1) Institute of Water Problems RAS Scenario approach of the air temperature changes in the northern polar zone (scenario of IPCC (B1) – blue line), and accounting the cyclic specifics of the climate system change – (scenario Измерения и моделирование температурных изменений в Арктике (IPCC(B1), ECAM5 и IPCC(B1)+CE)

д д Изменение площади льда (км ) в Арктике и результаты моделирования IPCC (B1) Institute of Water Problems RAS Scenario approach of the air temperature changes in the northern polar zone (scenario of IPCC (B1) – blue line), and accounting the cyclic specifics of the climate system change – (scenario Измерения и моделирование температурных изменений в Арктике (IPCC(B1), ECAM5 и IPCC(B1)+CE)

Institute of Water Problems RAS15

Institute of Water Problems RAS16 Северная Атлантика Северная Америка United States annual average temperature history, by the U.S. National Climate Data Center.

Выводы по 1 части Развивается новый подход к описанию возможных региональных и глобальных климатических изменений, базирующийся на композиции парникового и циклического эффектов. Этот подход позволяет дать объяснение не только роста температуры, вызванного эмиссий парниковых газов, но и изменчивости климата (в частности наблюдавшееся похолодание в х годах). В целом можно констатировать, что привлечение информации об циклических изменениях процессов на Земле открывает дополнительную возможность для понимания природы климатических изменений Institute of Water Problems, Moscow

2. Интерес к Каспийскому морю связан, в частности, с тем, что будучи самым большим озером на Земле и располагая огромной водосборной территорией Каспий ранее других водоемов может почувствовать климатические изменения. 2. Специфика региональных климатических изменений (Каспий) Интерес к Каспийскому морю связан, в частности, с тем, что будучи самым большим озером на Земле и располагая огромной водосборной территорией Каспий ранее других водоемов может почувствовать климатические изменения.Специфика региональных климатических изменений (Каспий) Institute of Water Problems RAS18 CLIMATIC TENDENS IN THE MIDDLE LATITUDES

Результаты стохастического прогноза изменений уровня Каспийского моря Institute of Water Problems RAS19 +TOPEX/Poseidon, Jason-1 и Jason-2

Прогноз изменения осадков, стока р. Волги и уровня Каспийского моря (МОЦАО) Лаборатория взаимодействия вод суши с атмосферой ИВП РАН 20 (Arpe, Bengtsson, Golitsyn, Mokhov, et all., 2000) (Arpe + Suzanne Leroy, 2007)

Прогноз изменения уровня Каспийского моря (МОЦАО) в ХХI веке Мелешко и др., 2008 (IPCC - А2) Лаборатория взаимодействия вод суши с атмосферой ИВП РАН 21

Прогноз изменения уровня Каспийского моря (IPCC (А2 and A1b)) в ХХI веке (Elguindi and Giorgi, 2006) Лаборатория взаимодействия вод суши с атмосферой ИВП РАН 22 IPCC (А2)IPCC (А1b)

1. Одна из причин столь противоречивых результатов прогнозирования, - использование разных эмпирических зависимостей испарения от изменений температуры. Эмпирические зависимости испарения от изменений температуры (типа зависимости Будыко) были получены в стационарных условиях, а используются для описания процессов нестационарных. 2. Недостаточно изучена связь региональных изменений составляющих водного баланса Каспия с глобальными процессами. Предварительные выводы Лаборатория взаимодействия вод суши с атмосферой ИВП РАН 23

Каспийское море и окружение Institute of Water Problems RAS24 Водосборная площадь бассейна Волги составляет 1360 тыс. км 2. В ее бассейн входят полностью или частично территории 38 субъектов РФ, в том числе восьми республик, 28 областей, Пермского края и г. Москвы

Анализ регионального водного баланса

Величины линейного тренда повторяемости ветров различных направлений(число случаев за месяц X10). Средняя за гг. повторяемость ветров различных направлений в отдельные месяцы года (число случаев за месяц) Institute of Water Problems RAS Анализ регионального водного баланса

Схема расположения метеостанций

Корреляция между зимними значениями температуры воздуха и зимними значениями индекса NAO

Сумма осадков за год (110 пунктов) гг.

Сумма осадков за год (110 пунктов) гг.

Institute of Water Problems RAS Анализ регионального водного баланса Time series of the mean annual wind speed of Barrow (Alaska), 1972–2007 G. Wendler & M. Shulski & B. Moore, 2009

Циклический эффект (CE) + NAO КАСПИЙ Negative CE and NAO negative time of Caspian level Positive CE and NAO positive time of Caspian level Institute of Water Problems RAS

Выводы по 2 части Институт водных проблем РАН34 Показано, что изменения уровня Каспийского моря связаны не только с региональными климатическими изменениями, но и с глобальными процессами. Причем изменения уровня Каспия, связанные с испарением, сильнее (почти в 3 раза) зависят от изменений атмосферной циркуляции чем от потепления. В период до ~ 2035 г. уровень Каспия будет снижаться (негативная стадия 60-летнего цикла и NAOI стадии в этот период), но затем наступит период нового подъема уровня воды.

Дополнение к выводам Лагерь СП-35 к моменту снятия 13 августа 2007 г. СП-1 Папанин и др. СП-1 Папанин и др. СП-35 Циклы изменения климата Арктики и истории с СП

Спасибо Institute of Water Problems, Moscow

60-летний цикл в климатических изменениях на Земле может быть связан с главным циклом Солнечной системы (в таком цикле Солнце описывает вокруг центра инерции траекторию в форме слегка незамкнутого трилистника, - Монин и Берестов, 2005) Выделить этот цикл в данных гидрометеорологических рядов наблюдений ранее представлялось сложнее, чем сейчас (со временем увеличивается длина рядов наблюдения и помогают данные реконструкций). Учет указанного циклического эффекта открывает новые возможности для прогнозирования климатических колебаний в будущем Institute of Water Problems RAS37