0 просмотров

Почему облака являются ключом к новым тревожным прогнозам потепления

Недавние модели климата прогнозируют, что удвоение содержания CO2 в атмосфере по сравнению с доиндустриальным уровнем может привести к тому, что температура поднимется намного выше предыдущих оценок. Исследователи говорят, что потепление Земли приведет к исчезновению облаков, что позволит большему количеству солнечной энергии ударить по планете.

Это самое тревожное событие в науке об изменении климата за долгое время. По-видимому, устойчивый вывод о том, насколько климат чувствителен к увеличению количества парниковых газов, был поставлен под сомнение серией новых исследований, проведенных ведущими мировыми группами по моделированию климата.

Исследования изменили то, как модели относятся к облакам, после новых полевых исследований. Они предполагают, что способность облаков охлаждать нас может резко уменьшиться по мере того, как мир потеплеет, что приведет к ускорению глобального потепления.

Облака долгое время были самой большой неопределенностью в климатических расчетах. Они могут как затенять Землю, так и удерживать тепло. Какой эффект преобладает, зависит от того, насколько они отражающие, насколько они высоки и является ли это днем ​​или ночью. Все усложняется, потому что динамика облаков сложна и происходит в небольших масштабах, которые трудно включить в модели, используемые для прогнозирования будущего климата.

Статья в тему:  Что такое парниковый эффект садоводов

Недавние опасения по поводу того, насколько точно модели справляются с облаками, были сосредоточены на покровах низких облаков, которые любой международный летчик увидит, простирающихся на сотни миль под ними через океаны. Морские слоистые и слоисто-кучевые облака преимущественно охлаждают Землю. Они затеняют примерно пятую часть океанов, отражая от 30 до 60 процентов солнечного излучения, попадающего на них обратно в космос.Считается, что таким образом они сокращают количество энергии, достигающей поверхности Земли, на 4-7 процентов.

Но кажется все более вероятным, что они могут стать тоньше или полностью сгореть в более теплом мире, оставив более чистое небо, через которое солнце может добавить градус Цельсия или больше к глобальному потеплению. Как сказал Марк Зелинка из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, ведущий автор обзора новых моделей, опубликованного в прошлом месяце: «Модели «резко теряют свой защитный солнцезащитный крем».

Дебаты об облаках и изменении климата являются частью более широкой озабоченности по поводу обратной связи в потеплении мира.

Новые прогнозы опровергают консенсус относительно чувствительности планеты к климату, который сохранялся на протяжении всей 32-летней истории Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата. Все пять научных оценок МГЭИК согласились с тем, что удвоение двуокиси углерода, наиболее важного парникового газа, вызывающего потепление планеты, по сравнению с доиндустриальным уровнем в конечном итоге согреет нас примерно на 3 градуса по Цельсию (5,4 градуса по Фаренгейту), с погрешностью, простирающейся от от 1,5°C (2,7°F) до 4,5°C (8°F). На жаргоне это известно как равновесная климатическая чувствительность.

Статья в тему:  У каких планет земной группы самый сильный парниковый эффект

Этот консенсус был подтвержден в 2018 году, когда в широко цитируемом обзоре, проведенном под руководством Питера Кокса из Эксетерского университета, было обнаружено, что вероятность того, что чувствительность климата превысит 4,5 градуса, составляет «менее 1 процента».

Но консенсус теперь разрушен. Большинство ведущих климатических моделей, в том числе разработанные Национальным центром атмосферных исследований США (NCAR) и британским Центром Хэдли, в настоящее время рассчитывают чувствительность климата к удвоению уровня CO2 как на градус или более выше, в диапазоне до 5,6 градусов по Цельсию (10 градусов по Фаренгейту). ). Их результаты почти наверняка будут широко представлены в следующей оценке МГЭИК физических наук об изменении климата, которая должна быть утверждена в апреле следующего года.

Между тем, новые результаты должны вызвать тревогу у участников переговоров по климату, готовящих новую сделку по сокращению выбросов парниковых газов, которая должна быть согласована в Глазго, Шотландия, в ноябре этого года. Это связано с тем, что пересмотренные оценки делают перспективу сохранения глобального потепления ниже 2 градусов по Цельсию — не говоря уже о стремлении к 1,5 градусам по Цельсию, согласованному в Парижском соглашении по климату пять лет назад, — еще более маловероятной.

Дебаты о роли облаков в изменении климата являются частью более широкой озабоченности по поводу обратной связи в потеплении мира. Давно было ясно, что «парниковый эффект» удвоения содержания CO2 в атмосфере напрямую повысит глобальную температуру примерно на 1 градус Цельсия. Физическая природа этого явления бесспорна. Но это только начало. Ситуация усложняется — и вызывает беспокойство — из-за усиления обратной связи, вызванной тем, как естественные системы реагируют на это первоначальное потепление. Ни один из них не может быть легко оценен точно.

Статья в тему:  Почему инфракрасное излучение вызывает парниковый эффект

Облака над южной частью Индийского океана, снятые космическим аппаратом НАСА «Терра».

Одной из обратных связей является таяние льда и снега, покрывающих большие площади планеты. Это заменяет светоотражающие поверхности более темной землей и океаном, которые поглощают солнечную энергию, а затем излучают ее, нагревая воздух. Остается далеко не ясным, насколько быстро исчезнет морской лед, в частности, в Северном Ледовитом океане. Однако эта тенденция вызывает тревогу: площадь арктического морского льда сокращается примерно на 10 процентов за десятилетие в течение последних 40 лет.

Во-вторых, это дополнительный водяной пар, который, вероятно, появится в атмосфере будущего, поскольку более высокие температуры вызывают большее испарение с суши и океана. Водяной пар сам по себе является важным парниковым газом. По оценкам климатических моделей, дополнительный водяной пар как минимум удвоит прямой парниковый эффект.

Третья обратная связь и самая неопределенная — это облака. Большая часть водяного пара в воздухе образует капли воды, которые сливаются в облака. Обычно мы думаем, что облака охлаждают нас, и чем больше водяного пара, тем больше облаков. Это может показаться полезным. Но все не так просто.

В то время как днем ​​низкие облака затеняют планету, ночью они действуют как изолирующее одеяло. Между тем высокие перистые облака преимущественно действуют как тепловые ловушки, нагревая воздух под ними. Как правило, на глобальном уровне модели предполагали, что эффекты потепления и охлаждения компенсируют друг друга, и предполагалось, что это будет продолжаться по мере того, как мир нагревается. Но анализ новой модели говорит об обратном.

Статья в тему:  Как студент-математик собирает данные о парниковом эффекте

На встрече в Барселоне в марте прошлого года специалисты по моделированию климата впервые начали понимать, что большинство ведущих мировых моделей климата отвергают старый консенсус МГЭИК. В настоящее время данные все чаще становятся общедоступными. Во-первых, в июле Эндрю Геттельман из NCAR сообщил, что пересмотренное моделирование центра показало чувствительность климата — повышение температуры на основе прогнозируемого удвоения уровня CO2 — на 5,3 градуса C (9,5 градуса по Фаренгейту), что на 32 процента больше, чем его предыдущая оценка 4 градуса по Цельсию.

Облака станут тоньше, и многие из них вообще не будут формироваться, что приведет к дополнительному потеплению.

Вскоре последовали и другие. В прошлом месяце американские и британские исследователи под руководством Зелинки сообщили, что 10 из 27 изученных ими моделей теперь предполагают, что потепление от удвоения CO2 может превысить 4,5 градуса по Цельсию, а некоторые показывают результаты до 5,6 градуса. Среднее потепление, прогнозируемое набором моделей, составило 3,9 градуса по Цельсию (7 градусов по Фаренгейту), что на 30% больше по сравнению со старым консенсусом МГЭИК.

Французские ученые из Национального центра научных исследований пришли к выводу, что новые модели предсказывают, что быстрый экономический рост, обусловленный ископаемым топливом, приведет к повышению температуры в среднем на 6–7 градусов по Цельсию (10,8–12,6 градусов по Фаренгейту) к концу века. Они предупредили, что удержать потепление ниже 2 градусов по Цельсию практически невозможно.

Статья в тему:  Как парниковый эффект влияет на климат

ТАКЖЕ НА YALE E360

Может ли искусственный интеллект помочь в создании более качественных и интеллектуальных моделей климата? Читать далее.

Зелинка сказал, что новые оценки более высокой чувствительности климата были в первую очередь связаны с изменениями, внесенными в то, как модели обрабатывают динамику облаков.Модели обнаружили, что в более теплом мире облака будут содержать меньше воды, чем считалось ранее. Облака станут тоньше, а многие вообще не сформируются, что приведет к «более сильной положительной обратной связи облаков» и дополнительному потеплению.

Эта настройка моделей последовала за недавними полевыми исследованиями Южного океана, который в настоящее время является одним из самых облачных регионов на Земле. Пролетая сквозь эти облака, исследователи обнаружили, что они содержат гораздо больше воды и меньше льда, чем предполагалось ранее. Они были «оптически толще и, следовательно, лучше отражали солнечный свет», — говорит Айви Тан из НАСА.

Это звучит как хорошая новость. Но это означает, что прошлые модели переоценили, сколько льда в этих облаках превратится в жидкую воду в более теплом мире — и поэтому переоценили как толщину будущих облаков, так и их способность охлаждать нас. Устранение этой предвзятости, по словам Тана, может повысить чувствительность климата на 1,3 градуса по Цельсию.

Реальные данные со спутников говорят о том, что прогнозы моделистов уже могут сбыться.

Разработчики моделей также изменили то, как они характеризуют влияние антропогенных аэрозолей от сжигания топлива, особенно в облаках. В общем, аэрозоли делают облака более густыми и лучше затеняют планету. Недавний перерасчет основан на новых оценках выбросов аэрозолей в середине 20-го века, когда резкое увеличение выбросов в результате быстрой индустриализации привело к охлаждению планеты на несколько десятилетий, что скрыло эффект потепления от накопления CO2.

Статья в тему:  Каковы три характеристики парникового эффекта?

На основе новых данных исследователи пришли к выводу, что как охлаждающий эффект аэрозолей, так и согревающий эффект CO2 были выше, чем предполагалось ранее, что заставило их пересмотреть свои оценки чувствительности климата к CO2 в сторону повышения. При продолжающемся накоплении CO2 и ужесточении контроля за смогом маскирующий эффект аэрозолей в виде твердых частиц в будущем неизбежно уменьшится. Таким образом, повышенная чувствительность климата к CO2 будет доминировать, что даст дополнительный импульс потеплению.

Реальные данные со спутников говорят о том, что прогнозы моделистов уже могут сбыться. Норман Леб из Исследовательского центра НАСА в Лэнгли показал, что резкое повышение средней глобальной температуры с 2013 года совпало с уменьшением облачного покрова над океанами. Он утверждает, что более ясное небо могло быть результатом более строгого контроля загрязнения в Китае и Северной Америке.

Другие исследователи сообщают о меньшем количестве облаков нижнего яруса в тропиках в теплые годы. В своем исследовании 2016 года климатолог Тапио Шнайдер из ETH Zurich отметил, что климатические модели, которые учитывали эту связь в своих расчетах, предсказывали более быстрое глобальное потепление.

Модель облаков с текущими и будущими концентрациями CO2 в атмосфере, показывающая переход от слоисто-кучевых облаков к рассеянным кучевым облакам, что может привести к сильному потеплению.

Шнайдер, который сейчас работает в Калифорнийском технологическом институте, произвел фурор в феврале прошлого года, заявив, что глобальный облачный покров может иметь переломный момент, после которого облака «станут нестабильными и распадутся», отправив потепление в восходящую спираль. Он использовал модель с мелкомасштабным разрешением, которая, по его словам, намного лучше отражала реальную динамику облаков, чем модели, используемые для расчета изменения климата.

Статья в тему:  Как рассчитать парниковый эффект газов

Переломный момент не будет достигнут до тех пор, пока уровень CO2 не достигнет примерно 1200 частей на миллион, что более чем в четыре раза превышает доиндустриальный уровень и в три раза превышает текущий уровень. Но как только он будет принят, он прогнозировал, что температура вырастет еще на 8 градусов по Цельсию (14,4 градуса по Фаренгейту) в результате исчезновения облаков. Он предположил, что такой переломный момент «мог внести важный вклад в резкие изменения климата в геологическом прошлом».

Это не первый случай, когда такие страшные климатические прогнозы появляются на основе анализа моделирования того, как облака могут измениться в более теплом мире. Пятнадцать лет назад я присутствовал на семинаре специалистов по моделированию климата, на котором Джеймс Мерфи из британского Центра Хэдли обсуждал, как он усовершенствовал стандартную климатическую модель своего центра, чтобы более полно отразить неопределенность в отношении облачного покрова, продолжительности и толщины облаков. Полученный график показал наиболее вероятное потепление примерно на 3 градуса по Цельсию, но с «длинным хвостом» в верхней части.Была возможность — выше он не назвал — что потепление может подняться до 10 градусов по Цельсию (18 градусов по Фаренгейту) из-за удвоения СО2.

ТАКЖЕ НА YALE E360

Исследуя загадку облаков и изменения климата. Читать далее.

Дэвид Стейнфорт из Оксфордского университета проделал то же самое на другой модели и увидел «длинный хвост», простирающийся до 12 градусов по Цельсию. Природа, но выводы впоследствии были отодвинуты на второй план разработчиками моделей. Они не вошли в сводки оценок науки о климате МГЭИК. Но новые, более горячие прогнозы, появившиеся в результате последних запусков основных моделей, предполагают, что Мерфи и Стейнфорт что-то знали.

Статья в тему:  Какой процент парникового эффекта имеет водяной пар?

Фред Пирс является внештатным автором и журналистом из Великобритании. Йель Окружающая среда 360 и является автором многочисленных книг, в том числе Захватчики земли, Земля тогда и сейчас: удивительные образы нашего меняющегося мира, а также Климатические файлы: битва за правду о глобальном потеплении. Подробнее о Фреде Пирсе →

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector