РЕГИОНАЛЬНЫЕ (АРКТИКА, АНТАРКТИДА, КАСПИЙ) И ГЛОБАЛЬНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ХХ И ХХI СТОЛЕТИЯХ. Панин Г.Н. (Институт водных проблем РАН)

ПЛАН Введение IPCC (недостатки прогнозов глобальных и региональных климатических изменений) Особенности климатических изменений в полярных зонах в ХХ веке Каспий (анализ причин изменения уровня моря и недостатки прогнозов) Феноменологическая модель климатических изменений и сценарий возможных изменений полярного климата в XXI веке Выводы Институт водных проблем РАН

IPCC (Report 4) Институт водных проблем РАН

АРКТИКА Институт водных проблем РАН

IPCC (Report 4) Среднегодовые аномалии глобальной приповерхностной температуры воздуха и в Арктике (60°с.ш. - 90°с.ш.) Институт водных проблем РАН

Arctic (60N-NP) Nov-Apr SAT anomalies Институт водных проблем РАН

Институт водных проблем РАН

Измеренные и восстановленные по изотопным измерениям температурные изменения в Арктике Институт водных проблем РАН

АНТАРКТИДА Институт водных проблем РАН

АНТАРКТИДА (ст. Восток) Институт водных проблем РАН

Синфазность колебаний температуры в Арктике и Антарктиде Антарктида (ст. Восток) Арктика Институт водных проблем РАН

Предварительные выводы: Институт водных проблем РАН

КАСПИЙ Институт водных проблем РАН

Стохастический прогноз изменений уровня Каспийского моря Институт водных проблем РАН

Прогноз атмосферных осадков и стока р. Волги на ХХI век (Arpe + Мохов) Институт водных проблем РАН

Прогноз изменений уровня Каспийского моря в ХХI веке (по А2 и А1b IPCC сценариям) Институт водных проблем РАН

Прогноз изменений уровня Каспийского моря в ХХI веке Мелешко и др., Институт водных проблем РАН

Эксперименты на Каспийском море Институт водных проблем РАН

Параметризация интенсификации испарения и теплообмена на мелководьях Институт водных проблем РАН

Параметризация интенсификации испарения и теплообмена на мелководьях Intensification of the friction velocity of the shallow sea Intensification of the evaporation and sensible heat exchange of the shallow sea Институт водных проблем РАН

Модель тепло-массообмена в прибрежной зоне

Море в Сен Мари, Ван Гог- 1888

Surf zoneMODEL of heat-mass exchange of coastal zone

MODEL

At (Davidan et al., 1985)MODEL of heat-mass exchange of coastal zone

Relation of a drag coefficient to a depth of water at wind speed U=10m/s Институт водных проблем РАН

Intensification of the evaporation and sensible heat exchange in LITFASS Институт водных проблем РАН

LITFASS Институт водных проблем РАН

INTENSIFICATION OF EVAPORATION OF NORTH CASPIAN at U=10m/c Институт водных проблем РАН

INTENSIFICATION OF EVAPORATION OF NORTH CASPIAN at U=20m/c Институт водных проблем РАН

LE, W/m2, July Институт водных проблем РАН

Сопоставление измеренного и рассчитанного изменения уровня Каспийского моря Институт водных проблем РАН32 Составляющие водного баланса Каспийского моря

Эмпирическая оценка изменения испарения Каспийского моря с изменением температуры воздуха Институт водных проблем РАН

Исследование, связанное с перестройкой атмосферной циркуляции на пространстве от Арктики до Каспия. РАЗРЕЗ: Мурманск - Санкт-Петербург – Валдай – Москва - Каспий Институт водных проблем РАН

Институт водных проблем РАН

Изменение приземной скорости ветра над Каспийским морем и его водосбором V, m\с

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).

Предварительные выводы Адекватного физического объяснения вариаций векового хода уровня Каспия пока не сделано и поэтому существующие прогнозы их изменения в XXI веке вызывают сомнения Разработанная модель, учитывающая интенсификацию испарения и теплообмены мелководных акваторий, а также данные о влиянии изменения атмосферной циркуляции на испарение позволяют внести уточнение в прогноз уровня Каспия Институт водных проблем РАН

Феноменологическая модель климатических изменений Институт водных проблем РАН

Сопоставление изменения аномалий температуры в Арктике и скорости вращения Земли Среднегодовые аномалии приповерхностной температуры воздуха (ПТВ) в Арктике (°C, 60°с.ш. - 90°с.ш.) Институт водных проблем РАН

Изменение скорости вращения Земли Институт водных проблем РАН

б в а Спектры температуры в Арктике (а), Антарктиде (б) и угловой скорости вращения Земли (в) Институт водных проблем РАН

Сопоставление изменения аномалий температуры в Арктике и скорости вращения Земли Институт водных проблем РАН

Сопоставление изменения аномалий температуры в Арктике и скорости вращения Земли со сдвигом на 6 лет Институт водных проблем РАН

Корреляция между аномалиями температуры в Арктике и скорости вращения Земли Институт водных проблем РАН

Корреляция между аномалиями температуры в Арктике, Антарктиде и скорости вращения Земли Институт водных проблем РАН

Корреляция между аномалиями температуры в Арктике и Антарктиде Институт водных проблем РАН

Сдвиг фаз и когерентность температурных изменений в Арктике и Антарктиде Институт водных проблем РАН

Изменение Арктического колебания и температуры в Арктике Институт водных проблем РАН

Спектры угловой скорости вращения Земли и NAOI Институт водных проблем РАН

Корреляция между NAO и атмосферным давлением (севернее 62N) Институт водных проблем РАН

Earth Rotation + NAO Negative ER and NAO Positive ER and NAO Институт водных проблем РАН

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

Ротационный механизм (феноменологическая модель ) Институт водных проблем РАН

Альбедо поверхности в Арктике Институт водных проблем РАН

Показано, что неравномерность вращения Земли может использоваться в качестве индикатора климатических изменений. Показано, что квазипериодические изменения скорости вращения Земли могут использоваться при соответствующем прогнозировании климатических изменений Институт водных проблем РАН

Параметризация ротационного воздействия с учетом географической широты Институт водных проблем РАН

Аномалии температуры на разных широтах в Северном полушарии Институт водных проблем РАН

Измерение и сценарий изменения температуры в ХХI веке Институт водных проблем РАН

Арктика Сценарий изменения температуры в ХХI веке Институт водных проблем РАН

Арктика Сценарий изменения температуры в ХХI веке Институт водных проблем РАН IPCC (B1)

Сопоставление измеренных и рассчитанных значений аномалий температуры в Арктике в XX веке ECHAM Институт водных проблем РАН

Арктика Сценарии изменения температуры в ХХI веке Институт водных проблем РАН

Антарктида Сценарии изменения температуры в ХХI веке Институт водных проблем РАН

Связь между температурой и запасами сельди Toresen & Østvedt (2000), Fish and Fisheries, 1, pp Spawning stock biomass of Norwegian spring-spawning herring (red) and temperature at the Kola section (blue, Bochkov, 1982) Институт водных проблем РАН

ВЫВОДЫ Отмечается, что адекватного физического объяснения вариации векового хода температуры в Арктике, Антарктиде, уровня Каспия не сделано и поэтому существующие прогнозы их изменения в XXI веке вызывают сомнения. Современные модели климата (включая IPCC) дают линейный или логарифмический рост температуры в ХХI веке (в то время как в истории климатических изменений существовали определенные колебания). Показано, что изменения температуры в полярных зонах Земли синфазные и имеют квазипериодическую природу. Развивается новый подход к описанию возможных региональных климатических изменений, базирующийся на композиции парникового и ротационного эффектов. Показано, что использование информации об изменении угловой скорости вращения Земли в качестве индикатора климатических изменений открывает дополнительную возможность для понимания природы климатических изменений. В итоге предложен сценарий климатических изменений в полярных зонах, в котором учтены флуктуаций температуры, накладываемые на общий рост, связанный с ростом концентрации парниковых газов Институт водных проблем РАН

ВЫВОДЫ Изменения ротационных колебаний параметризировано. Предложен новый сценарий климатических изменений в полярных зонах Земли в виде Показано, что в первой половине ХХI в. (примерно с 2010 по 2040 гг.) климатические изменения, происходящие в последующие десятилетия, станут менее стремительными. В течение следующих лет (с 2040 до начала 2070 гг.) возмущающее воздействие обоих факторов (парникового и ротационного) будет однонаправленным. Это приведет к новой, еще более существенной, чем наблюдается в настоящее время скорости изменения климата. В следующие более чем три десятилетия повышение температуры воздуха вследствие увеличения количества парниковых газов в атмосфере снова замедлится (ротационный фактор будет частично компенсировать парниковый эффект ). Необходимо отметить, что последние несколько лет возмущающее воздействие обоих факторов оставалось однонаправленным и это приводило к более значительным климатическим изменениям, чем следует из результатов моделирования МГЭИК (IPCC) Институт водных проблем РАН

ВЫВОДЫ Каспий в ХХI веке Показано, что учет парникового и ротационного эффектов, а также новая параметризация испарения позволяют с большей определенностью прогнозировать изменение уровня Каспия. В период до ~ 2040 г. уровень Каспия будет снижаться. Негативная ротационная и NAOI стадии в этот период свидетельствуют об усилении повторяемости западных ветров, а при этом и испарения с поверхности моря (увеличение скорости ветра приведет к соответствующему увеличению испарения, повышение температуры также будет способствовать увеличению испарения, но в меньшей степени). В течение следующих лет (с 2040 до начала 2070 гг.) возмущающее воздействие обоих факторов (парникового и ротационного) будет однонаправленным и уровень моря будет расти. Повышение температуры не окажется решающим для увеличение испарения (~ на 5-10%), в то время как очередное снижение скорости ветра на 25-30% приведет к соответствующему снижению испарения. В результате с 2040 до начала 2070 гг. можно ожидать новое повышение уровня Каспия Институт водных проблем РАН

Спасибо Институт водных проблем РАН

Панин Г.Н., Мамедов Р., Митрофанов И.В., 2005, Современное состояние Каспийского моря, Наука, 356 с. Panin G.N., Th. Foken, 2005, Air–sea interaction including a shallow and coastal zone, Journal of Atmospheric and Ocean Science, V. 10, N. 3, 289 – 305. Panin G.N., A. E. Nasonov, Th. Foken, H. Lohse, 2005, Evaporation and sensible heat exchange for a shallow lake, pdf pdf Панин Г.Н., Дзюба А.В., 2006, Изменения направления и скорости ветра от Арктики до Каспийского моря, как проявление современных изменений климата, Водные ресурсы, Т. 33, N6, Panin G.N., A. E. Nasonov, Th. Foken, H. Lohse, 2006, On the parametrisation of evaporation and sensible heat exchange for a shallow lakes, Theor. Appl. Climat., V. 85, N. 3-4, Панин Г.Н., Насонов А.Е., Фокен Т., 2006, Испарение и теплообмен водоема с атмосферой при наличии мелководий, Известия РАН, Физика атмосферы и океана, Т. 42, N. 3, Panin G.N., Climate change in XX and XXI centuries, Ресурсы, охрана окружающей среды и устойчивое развитие, Москва, НАУКА, 2007, с Дзюба А.В., Панин Г.Н., Механизм формирования многолетних направленных изменений климата в прошедшем и текущем столетиях, Метеорология и гидрология, 5, 2007, с Дзюба А.В., Панин Г.Н., Механизм формирования климатических тенденций в прошедшем и текущем столетиях, в кн. "Проблем экологического мониторинга и моделирования экосистем" под ред. Ю.А. Израэля, т. 21, Панин Г.Н., Никаноров А.М., Саркисян С. Г., Трунов М.И., Термический режим приповерхностного слоя водоема и его влияние на состояние водной экосистемы, Водные ресурсы 6, Панин Г.Н., Брезгунов В.С., 2007, О влиянии солености воды на ее испарение. Известия РАН, Физика атмосферы и океана, Т. 43, N. 5, 3-9. Panin G.N, Dzuba A.V., Solomonova I. V., Vyruchalkina T. Yu. The Analysis of the Climatic Tendencies in Eurasia, Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative (NEESPI): Integrated Approach to Regional Climate and Environment Change Studies, 2007 Fall Meeting San Francisco, CA, USA Панин Г.Н., Соломонова И.В., Выручалкина Т.Ю., Анализ климатических тенденций в Арктике, Тезисы конференции РОССИЯ В МПГ – первые результаты., 2007, с. 18. Панин Г.Н., Дзюба А.В., Физический механизм формирования климатических тенденций в Западной Арктике, Тезисы конференции РОССИЯ В МПГ – первые результаты., 2007, с. 19. Панин Г.Н., Дзюба А.В Генезис современных изменений температурного режима в Западной Арктике, Бюллетень НОВОСТИ МПГ, 11, 2008, c14-16 Панин Г.Н., Брезгунов В.С., 2007, О влиянии солености воды на ее испарение. Известия РАН, Физика атмосферы и океана, Т. 43, N. 5, 3-9. Панин Г.Н., Бернхофер Х., 2008, Параметризация поверхностных потоков над неоднородными ландшафтами Известия РАН, Физика атмосферы и океана, Т. 44, N. 6, Панин Г.Н., Соломонова И.В., Выручалкина Т.Ю., Анализ климатических тенденций в высоких широтах Северного полушария. Известия РАН, серия География, 2008 г., 6. Панин Г.Н. Об изменениях климата в полярных зонах земли в 20 и 21 столетиях. Доклады РАН, 2009 (в печати) Институт водных проблем РАН