Изменения температуры воздуха внетропической зоны северного полушария за последние 1000 лет И.И.Борзенкова 1, Е.Л.Жильцова 1, В.А.Лобанов 2 1 - Государственный. - презентация

1 Изменения температуры воздуха внетропической зоны северного полушария за последние 1000 лет И.И.Борзенкова 1, Е.Л.Жильцова 1, В.А.Лобанов Государственный гидрологический институт С.Петербург 2 – С.Петербургский Гидрометеорологический университет 2 – С.Петербургский Гидрометеорологический университет И.И.Борзенкова 1, Е.Л.Жильцова 1, В.А.Лобанов Государственный гидрологический институт С.Петербург 2 – С.Петербургский Гидрометеорологический университет 2 – С.Петербургский Гидрометеорологический университет Сочи, октября 2012 «От Международного полярного года к Международной полярной инициативе» Сочи, октября 2012

2 Изменение глобальной температуры за последние 120 лет

3 Основные источники косвенной климатической информации за историческое время Дендроклиматические данные о толщине и плотности древесного кольца как индикаторов изменения температуры воздуха и осадков (ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/treering/record s);ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/treering/record s Изотопные данные о соотношении 18 О/ 16 О в ледяных кернах из покровных, горных ледников и сталагмитов пещер; Измерения температур в глубоких скважинах и шахтах ( ; Концентрация стратосферного аэрозоля в виде кислотного сигнала в ледяных кернах из покровных ледников Гренландии и Антарктиды ( mec/domec)

4 Данные о содержании изотопов 14 С и 10 Be в ледяных кернах из покровных и горных ледников как индикаторы об изменения солнечной активности; Изменение высоты верхней границы древесной растительности в горах и северной границы леса; Изменение ареалов распространения видов – индикаторов растительности; Письменные свидетельства (исторические хроники и летописи)

5 Изменение глобальной температуры за последние 1000 лет по косвенным и инструментальным данным

6 Глобальная температура за последние 500 лет по измерениям в глубоких скважинах Rutherford, Mann, 2004 Pollack, Shen, 2000 Beltrami, 2002 Robertson et al., 2001

7 Аномалии температуры воздуха (°С) внетропической зоны северного полушария за последние 1000 лет по дендроклиматическим данным, ежегодные и сглаженные 31 летним осреднением

8 Применение статистических методов фильтрации к временным рядам температуры за 1000 лет позволило выделить колебания различных временных масштабов:4-5 лет, которые возможно связаны с влиянием на глобальный климат таких природных явлений как Эль- ниньо/Южное Колебание (ЭНЮК), лет, связанных с короткопериодными вариациями солнечной радиации в ответ на вулканические извержения и изменение солнечной активности, столетние колебания (от 100 до 200 лет).

9 Вклад колебаний разных временных масштабов в изменение глобального климата можно оценить как: межгодовые колебания – около 50%; десятилетние колебания – около 30%; столетние колебания – около 20% По модельным оценкам Краули (Crowley, 2000) вклад короткопериодных колебаний солнечной радиации в изменение глобальной температуры за последние 1000 лет составляет не менее 30%. Более детально результаты анализа изложены в публикациях: И.И.Борзенкова, Е.Л.Жильцова, в.А.Лобанов Ледниковые керны и дендрохронологические данные как источники информации об изменениях климата в историческое время. Лёд и снег, 2, ; И.И.Борзенкова, Е.Л.Жильцова, в.А.Лобанов Вариации климата внетропической зоны северного полушария за последние 1000 лет: возможные причины и механизмы. В сб. «Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем», Москва. «Планета».

10 Короткопериодные колебания солнечной радиации во временном масштабе десятилетий могут быть связаны: 1. С изменением потока солнечной радиации между периодами минимума и максимума солнечных пятен в 11-летнем, 22-летним и других циклах «солнечной активности». Изменения приходящей на верхнюю границу солнечной радиации в этих циклах оценивается по данным спутниковых наблюдений от 0,1 до 0,4% от средних многолетних значений. Такие изменения могут привести к колебаниям температуры воздуха у земной поверхности, не более чем на 0,1°С. Термическая инерция океана сглаживает их до минимальных значений, которые не могут оказать заметного влияния на изменения величины глобальной температуры.

11 2. С изменениями концентрации сернокислого аэрозоля в стратосфере из-за вулканической деятельности взрывного типа. Наличие сернокислого аэрозоля в стратосфере определяет величину оптической толщины, которая является количественной характеристикой состояния стратосферного аэрозольного слоя (САС). При вулканических извержениях взрывного типа её величина может изменяться на порядок и более. Количественная информация об интенсивности вулканических извержений взрывного типа содержится в ледниковых кернах в виде слоев повышенной электропроводности из-за присутствия сернокислых примесей.

12 Ежегодные данные о содержании иона сернокислого аэрозоля SO 4 2_ в стратосфере по данным керна из Западной Антарктиды

13 Аномалии температуры северного полушария и интенсивность вулканических извержений за последние 1000 лет

14 Ряд наблюдений за активностью Солнца за последние 400 лет позволяет выделить несколько периодов, для которых характерно минимальное количество солнечных пятен: Периоды Вольфа ( гг), Сперера ( гг), Маундера ( гг), Далтона ( гг) по времени практически совпадают с интервалами повышенной вулканической активности взрывного типа, а последние три интервала являются наиболее холодными за период «малой ледниковой эпохи».

15 Температура внетропической зоны северного полушария за последние 500 лет и вулканические извержения взрывного типа.

16 Извержения взрывного типа за последние 2000 лет и во время «малой ледниковой эпохи»

17 Выводы 1. При отсутствии крупных вулканических извержений взрывного типа, «фоновый» аэрозоль в верхней тропосфере и в стратосфере, определяющий приход радиации к земной поверхности, испытывает относительно небольшие колебания. Эти колебания не могут оказать заметного влияния на изменение температуры воздуха у земной поверхности из-за термической инерции океана. Отдельные вулканические извержения, даже достаточно мощные, могут повлиять на температуру воздуха у земной поверхности не более чем на 2-4 года, и тем самым не способны кардинально изменить тренд глобальной температуры;

18 2. Более длительный эффект на глобальную температуру оказывает серия вулканических извержений, в результате которых в течение и более лет поддерживается высокий уровень концентрации сульфатного аэрозоля в стратосфере и как следствие этого – длительное снижение приходящей солнечной радиации и температуры воздуха у земной поверхности. Такие эффекты имели место между , и гг. Этим эпизодам соответствовали периоды снижения глобальной температуры, которые явились частью длительной эпохи похолодания, известной как «малый ледниковый период»;

19 3. Потепление «средних веков», в какой то степени является аналогом потепления 30-х годов прошлого столетия, которому по данным актинометрических станций соответствовал период максимальных значений солнечной радиации, приходящей к земной поверхности. Во время потепления «средних веков» подобная ситуации продолжалось в течение нескольких столетий, когда количество солнечной радиации, приходящей к земной поверхности, было максимальным из-за слабой вулканической активности.

20 Спасибо за внимание

21 Изменение температуры воздуха северного полушария по дендроклиматическим данным и содержание сернокислого аэрозоля (SO 4 2- ) в стратосфере по данным ледяного керна из З.Антарктиды 2-

22 Концентрация парниковых газов за последние 1000 лет по ледяным кернам и баллонным измерениям CH 4 CO 2 N2ON2O

23

24 СОДЕРЖАНИЕ Основные источники количественной информации о вариациях температуры воздуха за последние 1000 лет; Высокие широты как индикаторы изменения температуры полушария или планеты в целом; Сопоставимы ли амплитуды и скорость изменения глобальной и региональных температур в историческое время и за последние лет? Возможные механизмы изменения глобальной температуры за последние 1000 лет; Потепление «средних веков» и похолодание «малой ледниковой эпохи» : причины и механизмы; Потепление последних 30 лет в свете естественных колебаний климата за последние 1000 лет.