Малинин Валерий Николаевич Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана. - презентация

1 Малинин Валерий Николаевич Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

2 Раздел 1 Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана Изменения уровня Мирового океана за последние 150 лет

3 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 колебания УМО обусловлены изменениями климатических процессов. При анализе межгодовых колебаний УМО величиной h Д можно пренебречь без существенной потери точности. Это означает, что колебания УМО обусловлены изменениями климатических процессов. Изменения уровня Мирового океана состоят из: h М = h Э + h С + h Д h М = h Э + h С + h Д h Э - эвстатические колебания h Э - эвстатические колебания h C – стерические колебания h C – стерические колебания h Д – деформационные колебания h Д – деформационные колебания Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

4 По футшточным наблюдениям: 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: По альтиметрическим данным с ИСЗ: ИСЗ Topex/Poseidon, выведенный на орбиту 10 августа 1992 г., обеспечивает почти глобальное покрытие МО от 66 о с.ш. до 66 о ю.ш. Погрешность определения высоты морской поверхности составляет см, пространственное разрешение достигает 5-7 км с повтором измерений через 3-35 суток Уровень Мирового океана определяется: Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

5 Межгодовая изменчивость уровня Мирового океана 1 – базовый уровень; 2 – реконструкция уровня вперед; 3 – реконструкция уровня назад. Модель РГГМУ Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

6 Параметры локальных линейных трендов УМО Промежуток времени, годы Коэффициент детерминации, R 2 Величина тренда, Tr, мм/год Среднее значение, мм Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

7 Межгодовой ход УМО по данным разных авторов Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

8 Изменения уровня Мирового океана по альтиметрическим данным (тренд 3,0 мм/год) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

9 Раздел 2 Эвстатические компоненты формирования изменчивости уровня океана Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

10 Использован глобальный гидрометеорологический архив СDAS (Climate Data Assimilation System), являющийся частью системы NOAA NCEP/NCAR Reanalysis; Значения испарения и осадков заданы в узлах первичной широтно- долготной сетки о ×1.875 о 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 гг., характеризующийся особенно резким потеплением глобального климата. Определение испарения и осадков над Мировым океаном Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

11 Межгодовой ход испарения и осадков над Мировым океаном за период гг. в см/год Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

12 Характеристики линейного тренда в межгодовых колебаниях испарения и осадков над отдельными океанами и Мировым океаном в целом Океан ИспарениеОсадки Эффективное испарение R2R2 Tr, мм/год R2R2 R2R2 Атлантический0,563,50,584,40,11-0,9 Индийский0,584,50,555,30,10-0,9 Тихий0,633,30,473,70,03-0,4 Мировой0,783,60,794,20,16-0,6 Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

13 Информация об антарктических айсбергах Данные Национального Ледового Центра США, осуществляющего спутниковый мониторинг антарктических айсбергов, начиная с 1976 г. При этом регистрируются айсберги, присутствие которых отмечается в течение последних 30 суток, а наименьший размер составляет, по крайней мере, 10 км. Число айсбергов за период гг. увеличилось примерно в 5 раз. Скорость роста числа айсбергов составляет 1,7 в год. Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

14 Межгодовой ход числа антарктических айсбергов за период с 1978 по 2005 гг. Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

15 Межгодовой приток речных вод к Мировому океану за гг. по данным ГГИ, км 3 /год Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

16 Раздел 3 Стерические колебания уровня Мирового океана Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

17 Межгодовые изменения стерической компоненты УМО за период гг. в слое м. ( Обозначения для отдельных широтных поясов даны непосредственно на графике ) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

18 Оценки тренда стерических колебаний уровня Мирового океана в слое м по данным разных авторов Авторы Тренд СКУМО, (мм/год) Промежуток времени, годы Толщина слоя, м Antonov et al.0,33 ± 0, – 700 Antonov et al.1,22 ± 0, – 700 Ishii et al.0,36 ± 0, – 700 Ishii et al.1,20 ± 0, – 700 Willis et al.1,60 ± 0, – 750 Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

19 Изменения термостерического уровня и теплосодержания Мирового океана в слое м Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

20 Фактические (1) и прогностические (2) оценки медленной составляющей стерических колебаний УМО. ( Вертикальные линии показывают доверительный интервал равный ±σ) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

21 Временной ход в XXI в. аномалий глобальных значений приповерхностной температуры воздуха (1) [HadCRUT3], температуры поверхности океана (2) и уровня Мирового океана (3) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

22 Раздел 4 Оценка вклада различных факторов в формирование изменчивости уровня Мирового океана Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

23 Эвстатический уровень Мирового океана как интегральный индикатор глобального водообмена V A + V O + V К + V Л = 0 h Э = А М -1 V О = А М -1 (- V К - V Л ), h Э = А М -1 V О = А М -1 (Р МО – Е МО + М + I) V К = V ЛЩ + V ГЛ + V МЛ + V ССП + V ВМ (1) (2) (3) (4) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

24 Оценки вкладов различных процессов в изменения УМО в XX в. ( гг.) по данным МГЭИК (2000 г.) в мм/год Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

25 Оценки вклада различных факторов в колебания УМО по данным Четвертого отчета МГЭИК в мм/год Источник роста УМО Период времени гг гг. Термическое расширение вод океана Горные ледники Гренландский ледяной щит Антарктический ледяной щит Суммарный вклад факторов Рост УМО по данным наблюдений Дисбаланс ( невязка ) (1.2) (1.07) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

26 Оценки вклада различных факторов в колебания УМО на основе уравнения пресноводного баланса, в мм/год Источник роста УМО1980–2005 гг.1993–2003 гг. Стерические колебания уровня океана Суммарный сток с Гренландии Твердый сток с Антарктиды Приток материковых вод Вертикальный влагообмен (осадки минус испарение) Суммарный вклад факторов Рост УМО по данным наблюдений Дисбаланс (невязка) Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

27 Выводы Оценки трендов факторов, обусловливающих изменения УМО, целесообразно разделить на три категории: 1.Относительно точные (суммарный приток пресных вод с материков, айсберговый сток с материковых щитов Антарктиды и Гренландии на основе дистанционных измерений с ИСЗ. 2.Менее точные 2.Менее точные (испарение и осадки) 3.Очень неточные 3.Очень неточные (стерические колебания, донное таяние шельфовых ледников) Поэтому совершенствование методов измерений и расчетов составляющих глобального водного баланса еще на многие десятилетия останется наиболее важной и актуальной проблемой современной гидрометеорологии Современное состояние проблемы колебаний уровня Мирового океана

28 Спасибо за внимание

29 Раздел 5 Прогноз уровня Мирового океана на конец 21 века по климатическим моделям Что происходит с климатом Земли?

30 Временная изменчивость среднего уровня Мирового океана (в отклонениях от среднего за период 1980–1999 гг.) в прошлом и его рост в XXI веке для сценария A1B СДСВ ( мм на 2100 г.) Что происходит с климатом Земли?

31 Сценарий выбросов СДСВ Ансамбль из 16 моделей общей циркуляции атмосферы и океана Статистическая модель Вероятный диапазон роста температуры на конец гг. о С Вероятный диапазон роста УМО на конец 2090–2099 гг., м Сценарий B11,1 – 2,90,18 – 0,380,12 – 0,31 Сценарий A1T1,4 – 3,80,30 – 0,450,15 – 0,41 Сценарий B21,4 – 3,80,20 – 0,430,15 – 0,41 Сценарий A1B1,7 – 4,40,21 – 0,480,18 – 0,47 Сценарий A22,0 – 5,40,23 – 0,51 0,21 0,58 Сценарий A1FI2,4 – 6,40,26 – 0,590,26 – 0,68 Возможные оценки изменений глобальной приповерхностной температуры воздуха и уровня Мирового океана на конец XXI в. ( гг.) по сравнению с концом ХХ в. (1980 – 1999 гг.) Что происходит с климатом Земли?

32 Зависимость межгодовых колебаний уровня Мирового океана от аномалий глобальной ПТВ по данным HadCRUT3 за гг. Что происходит с климатом Земли?

33 Раздел 6 Физико-статистическая модель прогноза УМО на основе данных о приповерхностной температуре воздуха над океаном Что происходит с климатом Земли?

34 Оценки параметров регрессионной модели колебаний УМО с ПТВ сев. и южн. полушарий при различных сдвигах (в годах) h Mi = b 0 + b 1 ΔT C(i-τ) + b 2 ΔT Ю(i-τ) Сдвиг, годы Коэффициент детерминации, R 2 Стандартная ошибка модели, см/год Критерий Фишера, F Что происходит с климатом Земли?

35 Сдвиг 0 лет связан с «быстрыми» изменениями эвстатической и стерической компонент: увеличением осадков, распреснением и повышением энтальпии верхнего квазиоднородного слоя; Сдвиги 20 и 30 лет связаны с «медленными» изменениями эвстатической и стерической компонент: изменениями массы ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии, массы горных ледников, повышением температуры воды в толще океана ниже ВКС Факторы, определяющие повышение УМО при разных сдвигах в модели Что происходит с климатом Земли?

36 Прогностическая модель УМО от ПТВ Исходные данные по ПТВ – пятиградусные квадраты над акваторией океана: регрессионная модель: h УМО(i+ ) = f(t 1i, t 2i,…,t mi ), * m – число точек ПТВ (m=193), * - временной сдвиг ( =1-30), * период наблюдений ПТВ и УМО – 100 лет ( гг.). Что происходит с климатом Земли?

37 Распределение данных по ПТВ (красным цветом – точки в модели с заблаговременностью 21 год) Что происходит с климатом Земли?

38 Параметры прогностических моделей УМО в зависимости от ПТВ при различных сдвигах Заблаговременнос ть прогноза УМО Число предикторов Коэффициент детерминации Среднеквадратическ ая ошибка модели, мм/год 0100,9215,9 5100,9116,6 1090,8917,3 1590,9016,1 2190,9114,8 2690,9114,0 3190,8913,9 Что происходит с климатом Земли?

39 Прогностические значения УМО за период гг. для шагов модели от m=1 до m=19 при запаздывании УМО от ПТВ на 21 год Что происходит с климатом Земли?