научная статья по теме СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ, КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ И РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДВА ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ. ЧАСТЬ 1. АНАЛИЗ РЕКОНСТРУКЦИЙ ТЕМПЕРАТУР Геофизика

Текст научной статьи на тему «СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ, КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ И РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДВА ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ. ЧАСТЬ 1. АНАЛИЗ РЕКОНСТРУКЦИЙ ТЕМПЕРАТУР»

ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2015, том 55, № 1, с. 3-14

УДК 523.7+523.165+551.583.556.5

СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ, КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ И РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ДВА ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ. ЧАСТЬ 1. АНАЛИЗ РЕКОНСТРУКЦИЙ ТЕМПЕРАТУР

© 2015 г. В. А. Дергачев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург e-mail: v.dergachev@mail.ioffe.ru Поступила в редакцию 09.06.2014 г. После доработки 19.08.2014 г.

Проведен обзор и анализ данных по изменению поверхностной температуры Земли на временном интервале, охватывающем последние две тысячи лет, полученных с помощью инструментальных, исторических и косвенных методов. Кроме того, проведен анализ данных термометрии буровых скважин и показаны возможности использования этого метода для реконструкции долговременных трендов в изменении климата — одной из главных причин расхождения в настоящее время результатов интерпретаций косвенных данных на продолжительных временных шкалах в сотни и тысячи лет.

DOI: 10.7868/S0016794015010058

1. ВВЕДЕНИЕ

Антропогенное изменение климата является одной из наиболее дискуссионных научных проблем нашего времени. С конца прошлого века многочисленные интернет-сайты, сетевые журналы и статьи в прессе продолжают возбуждать человечество апокалипсическими прогнозами грядущих изменений климата в результате вмешательства человека в природные процессы глобального масштаба — от катастрофического потепления к концу нашего века до "малого ледникового периода" уже в ближайшие десятилетия.

В соответствии с выводами отчетов 2001 и 2007 гг. Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК - 1РСС): [1РСС (МГЭИК), 2001 и [1РСС (МГЭИК), 2007] и последнего (сентябрь 2013 г.) пятого оценочного доклада [1РСС (МГЭИК), 2013], потепление глобального климата, вызванного антропогенным воздействием на климат в результате эмиссии парниковых газов и, главным образом, двуокиси углерода, является неоспоримым фактом. Этот вывод следует преимущественно из инструментальных данных о повышении глобальных средних значений температуры воздуха и поверхностных вод океана, таянии ледников и данных об увеличении глобального среднего уровня Мирового океана в течение только нескольких последних десятилетий. Заметим, что МГЭИК не проводит собственных исследований. Ведущие специалисты оценивают информацию на основе опубликованных материалов в специализированных рецензируемых научных журналах. Прогноз, который содержится в

нынешнем, пятом докладе более пессимистичен, чем в четвертом докладе, вышедшем 6 лет назад.

Одной из ключевых климатических переменных, используемых в качестве индикатора состояния и изменения климата на различных временных шкалах, является температура воздуха над земной поверхностью, обеспечивающая глобальный охват земного шара. Наиболее достоверную картину изменения климата можно получить по данным инструментальных наблюдений на сети метеорологических станций. Однако инструментальные ряды данных имеют короткую шкалу (около 150 лет), и их анализ не позволяет ответить на вопрос об особенностях изменения климата в более удаленном прошлом. Для изучения изменений климата и климатической системы на больших временных шкалах приходится использовать косвенные данные из природных архивов, входящих в климатическую систему, в которых записана история климата. Косвенные данные природных архивов как индикаторы климата в достаточной мере представляют или регистрируют различные аспекты локального климата. Глобальная климатическая система состоит из пяти основных резервуаров: атмосфера, гидросфера, криосфера, поверхности континентов и биосферы, взаимодействие которых существенно влияет на колебания погоды и климата за длительные интервалы времени.

Наличие исторических документов, в которых записаны те или иные сведения об изменении погоды и климата, а также сведения о климате, извлекаемые из годичных датированных данных (кольца деревьев, слои кернов льда, кораллы и

озерные отложения) и имеющих хорошее пространственное и временное разрешение, позволяет довольно детально изучать глобальное изменение климата за последние одно—два тысячелетия.

В то же время следует отметить, что из-за недостаточности данных высокого разрешения для южного полушария нет возможности провести полную реконструкцию изменения климата даже в течение последнего тысячелетия и тем самым оценить возможный вклад антропогенного фактора в меняющийся во времени климат. Существующие температурные данные, например, [Dergachev and van Geel, 2004], показывают, что в результате естественной изменчивости, имеют место температурные аномалии от региональных до масштабов полушарий, которые независимо от антропогенного фактора достаточны, чтобы воздействовать на многие аспекты человеческой деятельности.

Ниже продолжен анализ имеющихся реконструкций температуры с помощью косвенных методов на временной шкале, охватывающих два последних тысячелетия, а также проведен анализ данных термометрии буровых скважин и показаны возможности использования этого метода для реконструкции долговременных трендов в изменении климата.

2. ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ ПО ОЦЕНКАМ МГЭИК

Как указано в выводах отчетов Международной группы экспертов по изменению климата за 2001 г. и 2007 г. [1РСС (МГЭИК), 2001; 1РСС (МГЭИК), 2007] наблюдаемое глобальное потепление обусловлено антропогенным воздействием на климатическую систему. Что нового принес пятый оценочный доклада [1РСС (МГЭИК), 2013], группу экспертов которого определяет "глобальное собрание лучших специалистов по физике атмосферы и океана, метеорологии, гляциологии и другим "околоклиматическим" наукам"? Новый отчет МГЭИК подготовлен более чем 800 экспертами мирового уровня и посвящен анализу физической природы происходивших в прошлом и прогнозируемых в будущем изменений глобального и регионального климата. В докладе приведены результаты анализа изменений климата преимущественно за последние 50 лет и даны прогнозы состояния климатической системы Земли в XXI веке. Согласно оценкам экспертов, выбросы парниковых газов продолжают расти, и их количество за последние десять лет увеличивается быстрее, чем в предшествующий тридцатилетний период. С02 остается наиболее распространенным парниковым газом.

Обобщающий вывод доклада: с вероятностью 95—100% доминирующей причиной наблюдаемого потепления с середины XX века было антропогенное воздействие на климатическую систему. В результате, с 1880 г. по 2012 г. произошло повышение температуры приземного воздуха на континентах и океанах на 0.85°C (от 0.65°C до 1.06°C); самыми теплыми за последние 1400 лет в северном полушарии, вероятно, были последние 30 лет; отмечено, что в глобальном потеплении определяющую роль играет океан. Как и в первых докладах МГЭИК отмечается, что влияние естественных причин невелико. И хотя в докладе отмечают экспериментально наблюдаемую "паузу" в потеплении с 1998 г. по 2012 г. (глобальная средняя температура почти не выросла), несмотря на то, что концентрация CO2 в атмосфере постоянно росла, а к весне 2014 г. достигла рекордного уровня в 400 частей на миллион, обсуждение несогласованности изменений температуры и концентрации CO2 остается в докладе без комментариев. Отмечено только, что наблюдаемый с 1998 г. по 2012 г. перерыв в потеплении, скорее всего, вызвали естественные колебания в климатической системе. В целом, в отчете МГЭИК 2013 года не сказано ничего нового по сравнению с предыдущим отчетом.

Фундамент реконструкций климата и будущего изменения климата в соответствии с решением Международной группы экспертов должен основываться на работах [Mann et al., 1998; 1999] (рис. 1), которые принимаются как истина всеми, кто поддерживает идею антропогенной причины изменения климата в качестве главной причины. Эти статьи содержат характерные температурные реконструкции прошедшего тысячелетия.

Реконструкции глобальной температуры воздуха для периодов до индустриальной эры являются важными не только для ответа на вопрос, является или нет климатическое потепление результатом человеческой деятельности. Эти реконструкции также дают полезную информацию об изменчивости и чувствительности климатической системы. Для реконструкции температуры на годичной основе могут быть использованы кольца деревьев, слои льда и кораллы и другие архивы данных, обладающих слоистой структурой, и которые удается хорошо датировать. Кольца долгоживущих деревьев и слои льда в полярных шапках и горных ледниках наиболее широко используют для детальной реконструкции температуры. При реконструкции палеотемпературы необходимо учитывать, что косвенные данные не являются прямой мерой климатической изменчивости и часто имеют ряд других недостатков, например, включают в себя несколько климатических характеристик одновременно (температуру, выпадение осадков и др.), имеют плохое временное и пространственное разрешение. Широкое использование моделей климата часто становится бесполезным из-за неопределенности процессов, включаемых в ту

1000

(1998 г. — инструментальное значение)

1200

1400

1600

1800

2000

Годы

Рис. 1. Реконструкция температуры в северном полушарии с 1000 г. [Mann et al., 1998;1999], привязанные к инструментальным данным: жирная линия — 40-летнее сглаживание реконструированных годовых температур относительно средних за 1961 — 1990 гг.

или иную модель, наличия и качества, влияющих на климат причин, которые оцениваются из косвенных данных.

Основной вывод работ Манна с соавторами состоял в том, что наблюдаемое потепление в конце 20-го столетия в северном полушарии было беспрецедентным в течение последнего тысячелетия. Из данных этой реконструкции (рис. 1) также следует, что не было крупномасштабных колебаний температуры длительностью в сотни лет, а линейный тренд с начала тысячелетия показывает неуклонное понижение вплоть до примерно 1900 г. По-видимому, неслучайно такое поведение реконструированной температуры получило название "хоккейной клюшки". Работы Манна с соавторами [Mann et al., 1998; 1999; 2003] были подвергнуты критике многими исследователями, например, [McInytre and McKitrick, 2003; von Storch e

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком