Форма поиска
Наблюдения за последние несколько десятилетий показали снижение скорости нагревания поверхности Земли (см. график ниже). Тем не менее, недавние исследования, проведенные Университетом Рединга, Метеорологическим бюро и НАСА, показывают, что Земля нагревается с возрастающей скоростью. Как это может быть?
Наблюдаемые изменения глобальной среднегодовой приземной температуры по сравнению с 1961–1990 гг. из набора данных HadCRUTv4, который обновляется с учетом пробелов в охвате данных (версия 2.0, длинная реконструкция).
Как мы все знаем из кастрюли с овощами на ужин, нужно затратить довольно много энергии, чтобы поднять температуру воды: примерно 4000 Дж, чтобы нагреть килограмм воды на 1 градус Цельсия. И получается, что способность Земли поглощать тепло в первую очередь определяется нашими огромными океанами, всего их 1,4 миллиарда миллиардов тонн (1,4×10 21 кг).
По мере того, как концентрации парниковых газов продолжают расти, снижается эффективность охлаждения Земли в космос за счет инфракрасного излучения. Это выводит планету из равновесия, и больше энергии поступает за счет поглощенного солнечного света, чем уходит за счет инфракрасного излучения. Эффект нагрева модифицируется эффектом домино, который может усиливать или уменьшать эффект нагрева посредством порочных циклов или «обратной связи». Например, по мере того, как атмосфера нагревается, наблюдения и базовая физика показывают, что содержание влаги в воздухе становится больше. Это еще больше увеличивает силу парникового эффекта и, следовательно, общий тепловой эффект.Неумолимый рост концентрации парниковых газов привел к радиационному дисбалансу, который привел к глобальному потеплению на поверхности, которое усугубилось связанным с этим увеличением влажности атмосферы за последние 40 лет.
Изменения среднегодовой скорости нагрева Земли в наблюдениях и моделировании 1985-2013 гг. Здесь показано среднее значение 9 моделей, в которых использовались наблюдаемые температуры поверхности и которые были скорректированы для соответствия наблюдаемой средней скорости нагрева за период 2005-2010 гг. Земля теряет тепло после крупных извержений вулканов, таких как вулкан Пинатубо в 1991 году, и во время сильнейших явлений Эль-Ниньо, таких как 1998 год, в то время как скорость нагрева увеличивается во время эпизодов Ла-Нинья.
Так чем же объясняется недавнее снижение скорости поверхностного потепления? Считается, что ряд небольших извержений вулканов (которые делают планету более отражающей) и немного более слабое солнце в 2000-х годах по сравнению с концом 1990-х годов частично компенсировали нагревающий эффект повышения концентрации парниковых газов. Однако наш недавний анализ спутниковых данных, измерений океана и подробного моделирования (см. иллюстрацию выше) показывает, что скорость нагревания Земли не уменьшилась за период с 1985 по 2012 год. И если что, увеличилось. В настоящее время тепло накапливается со скоростью, примерно эквивалентной тому, что каждый человек во всем мире использует 20 котлов каждый для непрерывного кипячения океанов. Это большое чаепитие.
Наблюдаемая скорость потепления (в градусах Цельсия за десятилетие) в верхних 700 метрах океана, усредненная по линиям широты за период 1971–2010 гг. (Цвета), также показана средняя температура океана (черные контурные линии в градусах Цельсия). Источник: МГЭИК (2013 г.), отчет об оценке рабочей группы 1, рисунок 3.1b.
Если бы это аккумулированное тепло распределялось равномерно по океанам, температура поднималась бы всего на 0,017 градуса Цельсия каждое десятилетие(*).Но только верхние слои океана хорошо перемешиваются в течение года или десятилетия, и обмен энергией между поверхностными слоями и глубокими слоями моря может быть медленным, как ледник, процессом для большей части океана. Наблюдения и моделирование показывают, что верхний слой океана (см. диаграмму выше) прогрелся гораздо сильнее, чем более глубокие слои, причем некоторые участки глубокой бездны (ниже 4 км) и 2-3-километровый глубинный слой в Индийском и Тихом океанах, по-видимому, благополучно не зная, что что-то неблагоприятное происходит на поверхности!
Недавние исследования показывают, что естественные колебания в океане крадут часть тепла из поверхностных слоев, тем самым лишая атмосферу тепла поверхности океана. Изменения в Тихом и Атлантическом океанах были замешаны в качестве главных подозреваемых. Продолжаются споры о том, помогли ли усиливающиеся ветры в Тихом океане похоронить тепло всего на несколько сотен метров ниже поверхности или медленные изменения в глобальной циркуляции океана вызывают большее поглощение на более глубоких уровнях в Северной Атлантике и Южном океанах. Эти океанские бассейны полностью взаимосвязаны, и недавние необычные изменения в тропиках также влияют на отдаленные районы, такие как Европа и Арктика, через атмосферные «мосты». Однако в такой сложной системе слишком легко заключить, что хвост виляет собакой.
Давно известно, что температура поверхности не будет плавно повышаться в ответ на увеличение концентрации парниковых газов; другие факторы нагрева и охлаждения, включая изменения на солнце, извержения вулканов и загрязнение частицами «аэрозоля», влияют на общую скорость нагрева Земли. И естественные колебания в наших обширных океанах от одного десятилетия к другому определяют, какая часть этого тепла нагревает поверхностные слои, а какая часть поглощается более глубокими слоями.Понимание этих процессов имеет жизненно важное значение для оценки вероятных темпов глобального и регионального потепления, связанного с деятельностью человека, важно для того, как мы планируем и адаптируемся к будущему изменению климата. Это важные темы исследований, которыми занимаются здесь члены Института Уокера и отдела метеорологии Университета Рединга, а также представители всего мира, как подробно описано в последней оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата.
* — Если Земля нагревается со скоростью 0,6 Вт на квадратный метр, а площадь Земли составляет 5,1×10 14 квадратных метров, накопление тепла составляет около 3×10 14 Дж энергии в секунду, что составляет 9,5×10 22 Дж за десятилетие. Делая грубое приближение, предполагая, что удельная теплоемкость морской воды составляет около 3900 Дж на кг на градус Цельсия, а общая масса океанов составляет 1,4×10 21 кг, это будет означать, что потребуется 5,5×10 24 Дж (5,5 трлн. триллион джоулей), чтобы нагреть весь океан на 1 градус Цельсия. Затем мы просто делим скорость нагрева (9,5×10 22 Дж за десятилетие) на 5,5×10 24 Дж на градус Цельсия, чтобы получить 0,017 градуса Цельсия за десятилетие (таким образом, для повышения температуры на 1 градус Цельсия потребуется около 600 лет). На самом деле большая часть этой энергии приходится на нагрев верхних нескольких сотен метров (см. диаграмму выше), что объясняет, почему с 1970 года температура росла примерно в десять раз быстрее.
Растущий список журнальных статей, в которых обсуждаются аспекты замедления глобального среднего приземного потепления, доступен на веб-сайте проекта DEEP-C, финансируемого NERC.
Ричард П. Аллан Местонахождение: Кафедра метеорологии (2U15)
