Найден способ более точно прогнозировать изменения климата в Арктике
19 ноября 2024 г.
Ученые выяснили: если арктический воздух становится более насыщен водяным паром, усиливается нисходящий поток длинноволновой радиации при ясном небе.
Это тепловое излучение, испускаемое атмосферой и достигающее поверхности Земли, когда нет облаков. Оно ускоряет рост температуры у поверхности Земли. Авторы исследования определили, что зимой 2005 года одновременно увеличился поток длинноволновой радиации в Восточном полушарии Арктики и произошел скачок температуры – в среднем до 5 °С. Эти наблюдения помогут уточнить прогнозы по арктическому потеплению. Результаты исследования, поддержанного РНФ, опубликованы в Dynamics of Atmospheres and Oceans.
В среднем темпы потепления в Арктике превышают среднемировые. Наиболее ярко это проявляется в зимний сезон, однако температуры в Арктике повышаются неравномерно. Из-за этого обобщенные численные модели на основе средних для региона температур, которые используются для климатических прогнозов в полярных широтах, имеют очень высокую погрешность. Важно изучать детальную структуру и механизмы климатических изменений в Арктике с использованием различных современных данных, основанных на измерениях и моделях.
Ученые из Международного центра по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена (Санкт-Петербург) установили, что в 2005 году произошло резкое повышение зимних температур и увеличение поверхностного потока нисходящей длинноволновой радиации при ясном небе в восточной части Арктики, причем преимущественно над районами Северного Ледовитого океана и арктических морей России. Поверхностный поток нисходящей длинноволновой радиации при ясном небе – это тепловое излучение, испускаемое атмосферой, которое достигает поверхности Земли, когда нет облаков. Авторы проанализировали данные климатического реанализа ERA5 – анализа глобальных непрерывных данных за прошедшие годы, полученных путем сочетания наблюдений с численной гидродинамической моделью. Также были исследованы результаты спутниковых наблюдений с высоким пространственным разрешением. Для этого использовали статистическую модель ступенчатых изменений.
Климатический реанализ ERA5 позволил проследить, как менялись температура, поток длинноволновой радиации и другие показатели в узлах сетки с пространственным разрешением в четверть градуса широты (28 километров) на четверть градуса долготы (от 11 километров до 0 километров в точке полюса) в период с 1959 по 2022 год. Совместно со спутниковыми данными по температуре и другим параметрам авторы использовали их для построения модели изменения температуры и потока радиации во всей Арктике (67° с. ш. – 90° с. ш.). Южная граница Арктического региона была выбрана практически по Северному полярному кругу, поэтому общая площадь Арктики в данном исследовании составила 20,4 миллионов квадратных километров.
Оказалось, что в зимний период (с декабря по март) с 2005 по 2022 год температура поверхности Земли и приповерхностная температура воздуха в среднем возросли на 5 °С по сравнению с периодом 1959–2004 годов. Поток нисходящей длинноволновой радиации при ясном небе за это же время возрос на 9%. Опираясь на полученные данные, исследователи сделали вывод, что резкое потепление зимнего климата Арктики в Восточном полушарии тесно связано с радиационными процессами в атмосфере. То есть именно усиление потока радиации стало главной причиной потепления. Это можно объяснить тем, что в атмосфере Арктики стало больше водяного пара, который может переноситься в этот регион из более теплых широт с воздушными массами. Кроме того, поток нисходящей длинноволновой радиации при ясном небе мог увеличиться и из-за повышения температуры воздуха в различных слоях атмосферы, что также приводит к возрастанию концентрации водяного пара: в теплом воздухе его содержится больше, чем в холодном.
Данные о температуре со спутников подтвердили, что 2005 год стал годом, когда состояние климатической системы Арктики сильно изменилось, а температура резко возросла из-за увеличения поверхностного потока нисходящей длинноволновой радиации. Наибольшие изменения произошли в Восточном полушарии: в зоне между нулевым меридианом и 180°, меридианом в Тихом океане.
«Это исследование вносит существенный вклад в понимание современных климатических изменений в Арктике, что очень важно для социально-экономического развития региона и планирования мер по адаптации к изменению климата. Полученные результаты будут использованы при оценке влияния атмосферных потоков тепла и влаги на климатические обратные связи в Арктике», – рассказывает руководитель проекта к.г.н. Михаил Латонин, научный сотрудник Международного центра по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена.
Источник: РНФ.
Метки: климат