Изменение климата

Наблюдения за глобальными температурами, охватывающими период более века, показывают, что в период с 1880 по 2012 год Земля прогрелась в среднем на 1,5°F (рис. 1). Более высокие температуры не ограничиваются атмосферой; поверхностные воды океана (на высоте 250 футов) прогрелись на +0,6–+0,9 °F с 1971 по 2009 год (глобальное среднее значение). Тенденции к потеплению очевидны почти на всех глубинах океана¹. Экстремальные явления стали более обычным явлением во всем мире, включая более частые периоды сильной жары, проливные дожди с 1950 года и меньшее количество резких похолоданий [1].

Национальные наблюдения

Температуры в США соответствуют глобальным тенденциям за последнее столетие: зарегистрированные температуры указывают на среднее повышение на 1,5°F с 1895 г. с разной скоростью потепления в разных регионах (рис. 2). Сильные ливни усиливаются в большинстве регионов США, особенно за последние три-пять десятилетий, хотя тенденции для тихоокеанского северо-запада неоднозначны [2,3]. Продолжительность безморозного сезона (и соответствующего вегетационного периода) увеличивается в национальном масштабе с 1980-х годов. В 1991-2011 гг. средний безморозный период был примерно на 10 дней дольше, чем в 1901-1960 гг. Наибольшее увеличение за этот период произошло на западе США [2,3].

Тихоокеанские северо-западные наблюдения

Северо-запад Тихого океана прогрелся примерно на +1,3 °F в период с 1895 по 2011 год, при этом статистически значимое потепление происходило во все сезоны, кроме весны [4,5].Все кроме пяти лет с 1980 по 2011 год были теплее, чем в среднем за 1901-1960 годы (рис. 3) [4]. Более высокие температуры увеличили частоту более экстремальных экстремальных температур и смягчили более низкие средние значения. Ночные тепловые явления стали более частыми к западу от Каскадных гор в Орегоне и Вашингтоне (1901-2009 гг.) [6]. Безморозный период (и связанный с ним вегетационный период) удлинился на 35 дней (±6 дней) с 1895 по 2011 г. [5].

Другие признаки более высоких региональных температур очевидны в трендах снега, льда и речного стока. Весенний снежный покров существенно колеблется от года к году, но в целом уменьшился в Вашингтонских каскадах с середины 20-го века до 2006 года [7,8]. Эта тенденция обусловлена ​​в первую очередь повышением региональной температуры и отражает влияние как климатической изменчивости, так и климатических изменений [9,10]. Естественная изменчивость может преобладать в более коротких временных масштабах, что приводит, например, к увеличению весеннего накопления снега в последние десятилетия [7]. На штат Вашингтон приходится большая часть ледников (174 из 266 кв. миль), обнаруженных в континентальной части США [11]. Хотя есть некоторые исключения, большинство ледников Вашингтона находятся в состоянии упадка. Снижение варьируется от 7% потери средней площади ледников в Северных каскадах (1958-1998 гг.) [12] до 49% уменьшения средней площади ледников на горе Адамс (1904-2006 гг.) [13]. Эти общие тенденции уменьшения количества снега и льда влияют на режим речного стока в регионе. Весенний пик речного стока на многих реках северо-запада Тихого океана, подверженных влиянию таяния снега, приходится на более ранние сроки года (наблюдался в период 1948-2002 гг.) в результате уменьшения снегонакопления и более раннего весеннего таяния [14].

Наука об изменении климата

Роль, которую деятельность человека играет в наблюдаемых изменениях глобального климата, становится все более очевидной по мере осознания достижений науки о климате. Концентрация углекислого газа в атмосфере ( CO₂) увеличился на 40% в период с 1750 по 2011 год в результате деятельности человека, почти достигнув 400 частей на миллион в 2013 году. Атмосферные концентрации CO₂, метан и закись азота увеличились до уровней, беспрецедентных как минимум за 800 000 лет [1]. По оценкам МГЭИК, «более половины наблюдаемого повышения глобальной средней приземной температуры [воздуха] с 1951 по 2010 год было вызвано антропогенным увеличением концентрации парниковых газов и другими антропогенными воздействиями вместе взятыми». [1]. Кроме того, МККЗР определила, что последствия выбросов парниковых газов человеком должны быть включены, чтобы модели правильно воспроизводили наблюдаемую модель потепления 20-го века.

Насколько сильно и как быстро произойдут изменения климата в будущем, зависит как от количества выбросов парниковых газов, так и от того, как изменится климат в ответ на эти выбросы. В результате для прогнозирования будущего климата необходимо сделать предположения о будущих выбросах парниковых газов, а затем смоделировать реакцию климата на эти выбросы. Непреодолимая неопределенность как в климате, так и в будущих выбросах парниковых газов означает, что прогнозы будущего климата всегда будут включать ряд сценариев.

Наиболее обновленные прогнозы глобального климата были выпущены МГЭИК в 2013 г. [1]. В них применяются новые версии хорошо зарекомендовавших себя климатических моделей, которые имитируют изменения климата Земли. Новые климатические модели прогнозируют аналогичные изменения климата для того же объема выбросов парниковых газов.. Различия между прогнозами потепления за предыдущий 2007 г. (пунктирные линии на рис. 4) и обновленные отчеты МГЭИК за 2013 г. (сплошные линии на рис. 4) в основном связаны с различиями в сценариях парниковых газов (рис. 4).

Сценарии будущих концентраций парниковых газов используются для определения количества потепления, которое мы можем ожидать в этом столетии.Модели CMIP3 и сценарии СДСВ применялись в отчете МГЭИК за 2007 г., а модели CMIP5 и сценарии RCP (репрезентативные пути концентрации) использовались в обновленном отчете МГЭИК за 2013 г. Результаты, выраженные в виде увеличения средней глобальной температуры, показаны на рисунке 5 (изменения температуры сравниваются со средним значением за 1986–2005 годы).

Изменение климата на северо-западе Тихого океана

Прогнозируется, что Тихоокеанский Северо-Запад будет быстро нагреваться в 21-м веке по сравнению со средним климатом 20-го века в результате выбросов парниковых газов в результате деятельности человека. Фактическое потепление, которое произойдет на северо-западе Тихого океана примерно после 2050 года, зависит от количества парниковых газов, выбрасываемых во всем мире в ближайшие десятилетия [15].

Независимо от сценария прогнозируется, что потепление будет продолжаться в течение 21 века на северо-западе Тихого океана. Прогнозируется, что в 2050-х годах (с 2041 по 2070 год) по сравнению с 1950–1999 годами температура повысится на +5,8°F (диапазон: от +3,1 до +8,5°F) для сценария с высоким содержанием парниковых газов (РТК8.5). По более агрессивным сценариям (РТК 6.0 и 8.5) возможно гораздо большее потепление после середины столетия; наоборот, более низкие выбросы парниковых газов приведут к меньшему потеплению (рис. 6).

Изменения в осадках не столь отчетливы в результатах моделирования. Это в первую очередь связано с тем, что сдвиги в осадках в основном определяются естественной изменчивостью, и так будет и в будущем. Модели показывают, что изменения годовых и сезонных осадков будут по-прежнему в основном обусловлены межгодовыми колебаниями, а не долгосрочными тенденциями, однако прогнозируется, что сильные дожди станут более сильными. Прогнозируемые изменения общего годового количества осадков невелики (относительно изменчивости) [15] и показывают увеличение или уменьшение в зависимости от моделей, которые прогнозируют изменение от -4% до +14% для 2050-х годов (по сравнению с 1950-1999 гг.).

Хотя модели не указывают на значительные изменения среднегодового количества осадков, сезонные прогнозы рисуют другое будущее. Большинство моделей предсказывают более засушливое лето со средним прогнозом модели от −6% до −8% на 2050-е годы для сценариев с низким и высоким уровнем парниковых газов соответственно (2041–2070 годы по сравнению с 1950–1999 годами). Некоторые прогнозы отдельных моделей показывают уменьшение количества летних осадков на 30% (рис. 7). Большинство моделей прогнозируют увеличение зимних, весенних и осенних осадков за этот же период времени в среднем от +2 до +7% [15].

Наконец, модели также показывают, что в будущем на северо-западе Тихого океана могут наблюдаться более частые и интенсивные экстремальные осадки. По прогнозам, к середине века сильные дожди станут более сильными. В частности, прогнозируется, что количество дней с более чем 1 дюймом дождя увеличится на +13% (±7%) в 2050-х годах (по сравнению с 1971-2000 годами) для сценария с высоким уровнем парниковых газов.

[1] (МГЭИК) Межправительственная группа экспертов по изменению климата. 2013. Рабочая группа 1, Резюме для политиков. Доступно по адресу: http://www.climatechange2013.org/images/uploads/WGIAR5-SPM_Approved27Sep2013.pdf.

[2] Уолш, Дж. и др., 2014 г. Наш меняющийся климат. Глава 2 проекта Национальной оценки климата США за 2014 г., http://ncadac.globalchange.gov/.

[3] Кункель и др., 2013. Региональные климатические тенденции и сценарии для Национальной оценки климата США: Часть 9. Климат континентальной части Соединенных Штатов, Технический отчет NOAA NESDIS 142-9, Национальная служба экологических спутников, данных и информации NOAA, Вашингтон, округ Колумбия

[4] Mote, P.W., 2003. Тенденции температуры и осадков на северо-западе Тихого океана в двадцатом веке. Северо-западная наука, 77(4), 271-282.

[5] Кункель, К.Е. и др., 2013. Часть 6. Климат северо-запада США.., Технический отчет NOAA NESDIS 142-6.

[6] Бумбако, К. А. и др., 2013. История тихоокеанских северо-западных тепловых волн: синоптическая картина и тенденции. Журнал прикладной метеорологии и климатологии, (2013).

[7] Столинга, М.Т. и др., 2009. Новый взгляд на тенденции снежного покрова в Каскадных горах. Журнал климата. дои: 10.1175/2009JCLI2911.1

[8] Моут, П.В. et al., 2008. Уменьшился ли снежный покров в Вашингтонских каскадах? Гидрология и науки о системе Земли. 12: 193–206.

[9] Hamlet, A.F. et al., 2005. Влияние изменчивости температуры и осадков на тенденции снежного покрова в западной части Соединенных Штатов. Журнал климата 18(21): 4545-4561.

[10] Пирс, Д.В. et al., 2008. Объяснение уменьшения снежного покрова на западе США антропогенным воздействием. Журнал климата 21(23): 6425–6444, doi:10.1175/2008JCLI2405.1.

[11] Fountain, A.G. et al., 2007. Цифровые очертания и топография ледников американского Запада: отчет Геологической службы США с открытыми файлами за 2006–1340 гг., 23 стр.

[12] Граншоу, Ф. Д. и А. Г. Фонтан. 2006. Изменение ледника (1958-1998 гг.) в комплексе национального парка Норт-Каскейдс, Вашингтон, США. Журнал гляциологии 52(177):251-256

[13] Ситтс, Д.Дж. et al., 2010. Изменение ледников ХХ века на горе Адамс, штат Вашингтон, США. Северо-западная наука 84(4): 378-385.

[14] Stewart, I. et al., 2005. Изменение времени стока в западной части Северной Америки в сторону более раннего течения. Дж. Климат, 18: 1136-1155.

[15] Mote, P.W. et al., 2013. Климат: изменчивость и изменение в прошлом и будущем. Глава 2, 25-40, в М.М. Далтон, П.В. Моте и А.К. Сновер (ред.) Изменение климата на северо-западе: последствия для наших ландшафтов, вод и сообществ, Вашингтон, округ Колумбия: Island Press.

• Изменчивость климата
• Изменение климата
• Кратко о воздействии на климат

Наша работа

Узнайте больше о текущих исследовательских проектах и ​​сотрудничестве Группы по изучению климатических воздействий.