Глобальное потепление усиливает погодные экстремумы

Print PDF

Я писал, что один из симптомов глобального потепления — погодный хлыст, учащение прихода друг за другом контрастных стихийных бедствий, вроде засухи с наводнением, или начало прихода обоих на территории где одно из них было редким или вовсе отсутствовало. Недавно же выяснилось, что это верно и для обычных осадков, неустойчивость и переменчивость их объема (скажем выпадающего в соседние дни) растет примерно на 1,2% за декаду, так было примерно на 3/4 территории суши, больше всего в Европе, Австралии и на востоке С. Америки.

См. оттенки зеленого на рис.1; на остальной территории, причем мелкоточечно, она уменьшается, см. оттенки бежевого там же. Следовательно, контрастность выпадения обычных осадков, не дотягивающих до уровня экстремальных событий, растет не только во времени, но и в пространстве. Этот параметр контролировали особо тщательно с 1990х гг. Т.е. рост переменчивости погоды в любом из времен года — не меньший симптом антропогенных изменений климата, чем собственно потепление.

Рисунок 1. Динамика суточной изменчивости осадков %/декаду в разных районах земного шара, за 1900-2020 гг., синие квадраты — которые отслеживали особо тщательно.

Рисунок 2. Тоже для регионов, где это выражено сильней всего. А. Европа, В. Австралия, С. Восток С. Америки. Для каждого места даны несколько рядов наблюдений в рамках разных программ и аппроксимирующие их модели. Средняя переменчивость осадков везде нормализована за весь период наблюдений, серая горизонталь, а ее динамика дана как процентная аномалия (ордината) .

Физическая природа изменчивости выпадения осадков — изменения адвекции атмосферной влаги. А изменения адвекции испытывают влияние следующих: изменения влажности воздуха, т.е. термодинамики; изменения атмосферной циркуляции (динамики) и их взаимодействие (нелинейные эффекты). Их соотношение определяет бюджет влажности. Изменения его компонент за годы наблюдений показано на рис.3 для регионов А-В, ордината — аномалия изменчивости выпадения осадков, %, серая линия — в целом, темно-синяя — вклад изменений вертикальной адвекции, светло-синий — динамический компонент, красный — термодинамический, бурый — нелинейный компонент; их же вклады в бюджеты осадков для разных регионов и рядов наблюдений см. столбчатые гистограммы справа.

Везде видим ослабление динамического компонента и усиление термодинамического, т. е. главный вклад в большую переменчивость выпадения осадков вносит рост влажности воздуха (около 60%). Даже если атмосферная циркуляция не изменится, один он обеспечит данный эффект на протяжении последнего столетия, его инвариантность на разных континентах и в разные декады. Напротив, динамический эффект, при некотором общем усилении, больше варьирует между декадами. Над Европой и Австралией до 1980х он усиливался, затем ослабевал, и в целом он хуже выражен на больших пространственных масштабах, чем термодинамический эффект.

Т. е. изменения циркуляции в условиях потепления демонстрируют много большую неопределенность из-за сильных внутренних различий. Нелинейный эффект везде невелик. Доминирующая роль атмосферного увлажнения в наблюдаемом увеличении изменчивости осадков согласуется с наличными прогнозами на будущее и позволяет предположить, что термодинамическая реакция на глобальное потепление уже проявилась. Это повышает состоятельность физического понимания происходящего, которое связывает прошлые (наблюдения) и будущие изменения климата (прогноз) .

Рисунок 3. Динамика соотношения разных составляющих в рост изменчивости осадков.

Динамические воздействия прогнозируемо ослабляют изменчивости вертикальной адвекции водяного пара, поскольку рождают крупномасштабную опрокидывающую циркуляцию, а она подавляет изменчивость выпадения осадков. Правда, в рядах данных это видно не очень отчетливо из-за сильной изменчивости между декадами. С 1980-х годов над Европой и Австралией отмечено ослабление вертикальной адвекции (рис. 3А-Б). Одна из возможных причин здесь — как раз тогда идет ослабление и расширение к полюсу затухающих ветвей ячейки Хэдли. В этой динамике значимы как антропогенные выбросы парниковых газов и/иди аэрозолей, так и эндогенная изменчивость между декадами.

Одновременно все увеличивающийся разрыв между темпами потепления на суше и в Океане, вызванное им уменьшение относительной влажности на континентах в ряде регионов потенциально ведут ко все более долгим приходам все большей засушливости и, как следствие, к увеличению изменчивости осадков. Региональная динамика их выпадения сложна, для ее полного понимания необходимы исследования в конкретных регионах.
Далее авторы определили вклад антропогенных факторов в рост влажности атмосферы, обуславливающий наблюдаемую динамику. Используя данные многомодельного моделирования климата, они определили эффекты таких воздействий, как выбросы парниковых газов (GHG) и выбросы аэрозолей (AA) на наблюдаемые аномалии выпадения осадков, а также противостоящий им эффект всех совокупности природных факторов, NAT. Во всех регионах, рассматриваемых отдельно, GHG усиливал изменчивость выпадения осадков, NAT не вызвало явственных изменений, а АА ее ослабляло — кроме Австралии (рис.4D-F).

Рисунок 4. Антропогенные вклады в рост переменчивости осадков для мира в целом (А-С, карты) и отдельных регионов, где оно выражено сильнее всего. Обозначения. А — общий тренд изменений для разных участков суши, оттенки зеленого — рост переменчивости выпадения осадков, бежевого — падение, В — вклад в эту динамику антропогенных выбросов парниковых газов, GHG; C — вклад в нее же антропогенных выбросов аэрозолей, АА. Столбчатые гистограммы справа — вклады тех же факторов + природных процессов (NАТ) в динамику, наблюдаемую над отдельными континентами. Важно, что все эти воздействия увеличивают переменчивость выпадения осадков, за исключением ряда субтропических районов.

В противоположность инвариантному ответу на выбросы парниковых газов, ответ в виде изменчивости осадков варьирует в зависимости от региональной эмиссии аэрозолей. Значение работы состоит в том, что выводы климатических моделей о росте переменчивости выпадения осадков с прогрессом глобального потепления впервые подтверждены эмпирически для 75% суши данными на протяжении прошлого столетия, как в глобальном, так и в региональном масштабах, и для разных временных интервалов изменчивости (ежедневной, межсезонной и пр.). Ярче всего этот тренд проявился в регионах с наиболее длительными и интенсивными наблюдениями. Положительный тренд выявлен и в других регионах, но количественные оценки там требуют осторожности.

Источник Science. 2024. V.385. P.427-432.