Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления

Шерстюков, Борис Георгиевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления"

УДК 551 583

На правах рукописи

Шерстюков Борис Георгиевич

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА В ПЕРИОД ИНТЕНСИВНОГО ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ

Специальность 25 00 30 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

003167460

Казань-2008

Работа выполнена в Государственном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - Мировой центр данных»

Научный консультант.

Официальные оппоненты

Доктор географических наук, профессор

Переведенцев Юрий Петрович Доктор географических наук, профессор

Калинин Николай Александрович

Доктор географических наук, профессор

Семенов Евгений Константинович

Ведущая организация

Доктор физико-математических наук

Гинзбург Александр Самуилович

Институт географии Российской академии наук

Защита состоится 17 апреля 2008 г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212 081 20 по специальности 25.00 30-метеорология, климатология, агрометеорология в Казанском государственном университете по адресу 420008, г. Казань, ул Кремлевская, 18, корп 2, 15 этаж, аудитория 1512

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им Н.И Лобачевского Казанского государственного университета

Автореферат разослан ■ 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук

Ю.Г. Хабутдинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Факты об изменении климата последних десятилетий уже не оставляют сомнений в том, что климат изменяется, и это происходит с нарастающей скоростью Влияния изменений климата на экономику и жизнедеятельность человека становятся все более заметными Несмотря на то, что вопрос о причинах современного глобального потепления не является до конца решенным, в исследованиях многих ведущих климатологов мира делается вывод об антропогенном характере потепления, связанного с ростом концентрации С02, метана и других парниковых газов в атмосфере Признание антропогенного фактора в качестве главной причины изменения климата означает, что человечество в своем развитии достигло потенциала, способного создавать крупномасштабные и необратимые изменения в климатической и экологических системах Земли. Совместно с естественными колебаниями климата эти изменения проявляются как на глобальном и региональном уровнях, так и на континентально-океаническом взаимодействии

Изменения климата могут оказывать как позитивное, так и негативное влияние на естественные и социально-экономические системы, однако, по многим оценкам, отрицательные последствия в большинстве регионов Земли могут оказаться доминирующими

Угроза необратимости происходящих современных изменений глобального и регионального климата с их негативными последствиями, недостаточная изученность причин и пространственно-временных закономерностей происходящих изменений климата, а также связанная с этим неопределенность в планировании стратегических мер по ослаблению изменений климата делает тему диссертации актуальной

Проблема изменений климата становится одной из важнейших проблем мировой политики и обсуждается на самом высоком уровне В июне 2007г. на саммите «большой восьмерки» одним из главных был вопрос о борьбе с парниковым эффектом и о сокращении выброса углекислого газа в атмосферу Государства-участники саммита взяли на себя обязательства существенно сократить выброс парниковых газов в атмосферу Высказана необходимость дальнейших обсуждений проблемы климата в рамках ООН В сентябре 2007г на саммите Азиатско-

тихоокеанского экономического сотрудничества признана необходимость принятия мер, для того чтобы «замедлить, остановить и затем повернуть обратно» процесс глобального потепления климата путем ограничения энергопотребления и сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу, несмотря на сопутствующие этому неизбежные задержки темпов экономического развития многих стран Присуждение Нобелевской премии 2007 г группе МГЭИК за исследования в области антропогенного воздействия на климат значительно поднимает престижность проблемы Цель работы

Описание совокупности региональных и сезонных различий в современных изменениях климата, выявление основных составляющих физического механизма формирования пространственных и сезонных особенностей изменений климата в период интенсивного глобального потепления и разработка статистической модели прогноза его изменений до 2025г Для достижения цели решались следующие задачи

• разработка методики проведения статистической обработки данных о состоянии климата Земли для выявления вклада антропогенного и естественных факторов в изменения климата на основе всестороннего анализа «экспериментов» поставленных самой природой в разных сезонах, регионах и во времени,

• описание глобальных, региональных и сезонных особенностей изменения климата за весь период инструментальных гидрометеорологических наблюдений и особенно в последние десятилетия,

• оценка изменений климата в различных физико-географических условиях формирования радиационного баланса Выделение парникового эффекта при наличии и отсутствии облачности,

• оценка многолетних изменений крупномасштабного теплового взаимодействия отдельных компонент климатической системы,

• описание физико-статистической зависимости между изменениями и изменчивостью климата,

• построение статистической модели климата с целью оценок его состояния на ближайшую перспективу

Объектом исследования являлись современные изменения глобального и регионального климата

Соотношения между антропогенными и естественными факторами менялись за последнее столетие, что определяло соотношение глобальных и региональных изменений климата В этой связи пространственная и сезонная структура и крупномасштабные факторы изменений климата в период интенсивного глобального потепления являются основным предметом защиты При этом рассматриваются изменения и изменчивость климата, строится статистическая модель предстоящих изменений климата

Научная новизна результатов

• Впервые по данным до 2005 г изучены региональные изменения структуры годового хода температуры воздуха на континентах в связи с изменениями глобального климата и показана зависимость этих изменений от географической широты и удаленности от океана

• Автором предложена методика объективной классификации сезонной структуры трендов температуры воздуха в различных регионах

• Предложен индекс сезонной инерционности атмосферы, который косвенно оценивает крупномасштабное взаимодействие атмосферы с океаном Впервые обращено внимание на изменение инерционных свойств климатической системы, определяющих некоторые особенности последующих изменений и изменчивости климата

• На основе анализа индекса инерционности атмосферы впервые показана многолетняя тенденция ослабления крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана, сопровождающаяся ослаблением демпфирующего влияния океана на антропогенное потепление климата Получено косвенное подтверждение наличия океанической и парниковой составляющих в изменениях глобального климата

• Впервые дано объяснение причин усиления изменчивости и экстремальности климата Описаны региональные и сезонные особенности межгодовой и пространственной изменчивости климата и показано, что изменчивость климата возросла на континентах в районах ослабления влияния океана на атмосферу

• Получены количественные оценки вклада изменений облачности в общую дисперсию температуры воздуха на различных внутригодовых интервалах с детализацией по пятидневкам и показано, что увеличение количества облачности, обусловленное усилением циклоничности в последние десятилетия на территории России, способствовало дополнительному потеплению климата в холодное полугодие (парниковый эффект облачности) и ослаблению потепления в теплое полугодие (экранирующий эффект)

• Впервые показано влияние парниковых газов на тренды температуры в безоблачной сухой атмосфере Получены оценки трендов многолетних изменений температуры воздуха, не связанных с изменениями количества облачности и влажности воздуха

• Впервые показано, что антропогенная составляющая потепления климата наиболее заметна в таких физико-географических условиях, при которых естественный радиационный баланс у земли близок к нулю или отрицательный

• Совокупность представленных результатов впервые описывает основные составляющие физического механизма формирования пространственных и сезонных особенностей современных изменений климата

• Разработана статистическая модель изменений климата, которая на предстоящие 20 лет описывает климат точнее, чем динамические модели

Практическая значимость полученных результатов С учетом результатов анализа изменений современного климата разработана структура региональных климатических справочников для условий меняющегося климата, подготовлены и изданы (в соавторстве) региональные справочники по четырем субъектам федерации (Калужская и Самарская области, Чувашская Республика, Татарстан) и для семи субъектов справочники подготовлены в электронном виде на компьютерных дисках (Смоленская, Тульская, Ульяновская, Брянская, Саратовская, Ивановская и Орловская области)

Статистическая модель регионального климата, разработанная автором диссертации, использовалась в Федеральном государственном унитарном геологическом предприятии

«Гидроспецгеология» (Министерство природных ресурсов Российской Федерации) для годового и сезонного прогнозирования региональной активности опасных экзогенных геологических процессов с 2002 по 2007 гг при ведении государственного мониторинга состояния недр в различных регионах Российской Федерации Составленные прогнозы позволили предсказать ряд активизаций опасных экзогенных геологических процессов на Кавказе и в других регионах

Результаты исследований изменений климата и комплексного применения различных моделей климата Земли использованы при выполнении НИР Росгидромета №1 2 6 10 (2001 г), №3 138 (2004г ), № 2 1 1 6, №1 3 2 19, №1 3 3 21, №1 3 4 23, № 1 3 4 24 (2005-2007гг), федеральных целевых программ «Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных последствий» (2001-2002гг ) и «Мировой океан» (2003-2006гг)

Многолетняя работа в области статистической обработки и анализа метеорологической информации способствовала подготовке программы учебного курса для вузов «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений», утвержденной министерством образования Российской Федерации (Исаев А А, Шерстюков Б Г Программа дисциплины «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений» Министерство образования РФ, Учебно-методическое объединение по классическому университетскому образованию Учебно-методическое обеспечение специальностей 012700 -Гидрология, 012800 - Океанология Москва, 2002, с 126-131)

Исходные данные, методы исследования, достоверность и обоснованность результатов

В работе использовались результаты наблюдений на гидрометеорологических станциях Северного и Южного полушарий Земли за весь период имеющихся регулярных наблюдений В связи с малочисленным количеством длиннорядных станций для анализа климата начала XX века использовались только обобщенные данные Более подробный пространственно-временной анализ проводился по станциям Земли и особенно Северного полушария начиная с 1920 г Достаточно полная сеть станций (более 11000) использовалась для анализа изменений климата с 1970-х г по 2005 г

Для обработки применялись классические методы статистического анализа и оценки достоверности полученных результатов, а также методы, предложенные соискателем Визуализация пространственных результатов выполнена на основе геоинформационной системы

На защиту выносятся

1 Пространственные и сезонные закономерности изменений и изменчивости климата в период интенсивного глобального потепления.

2 Оценка величины тренда антропогенных изменений климата в зависимости от физико-географических условий формирования радиационного баланса

3 Оценка парникового эффекта в трендах температуры при безоблачной сухой атмосфере.

4 Индекс инерционности атмосферы

5 Временные закономерности ослабления крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана (по косвенным данным)

6 Соотношения между сезонной инерционностью атмосферы, изменениями и изменчивостью климата

7 Статистическая модель изменений климата

В настоящей работе представлены научные результаты, полученные лично автором при выполнении исследований по проблеме изменений климата за период с начала 1970-х г по настоящее время

Апробация результатов диссертации

Материалы исследований докладывались и получили положительную оценку на международных, всесоюзных и всероссийских научных конференциях, на семинарах учреждений Росгидромета и университетов России

• Первое Всесоюзное совещание «Солнечно-атмосферные связи в теории климата и прогнозов погоды» (Москва, 1972

г)

• Пятое Всесоюзное совещание «Применение статистических методов в метеорологии» (Казань, 1985г )

• Всесоюзная конференция «Космос и метеорология» (Москва, 1985 г )

• International Symposium «Relation of Climatic Variability biological and Physicochemical Processes with Solar activity and other environmental factors» (Pushcmo, 1993r)

• Всероссийская научная конференция по результатам исследования в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды (Москва, 1996г)

• Всероссийская конференция «Атмосфера и здоровье человека» (С -Петербург, 1998г)

• Международная конференция «Экспедиционные исследования мирового океана и океанографические информационные ресурсы» (Обнинск, 1998г)

• Совещание представителей УГМС России по проблеме долгосрочных прогнозов погоды и обслуживания потребителей гидрометеорологической информацией (Москва, 1998г)

• Международная научно-практическая конференция «Проблемы гидрометеорологии и экологии» (Алматы, 2001)

• Форум «Великие реки» (Нижний Новгород 2001, 2002, 2007гг)

• Всемирная конференция по изменению климата (Москва, 2003г)

• 5th AMS Symposium on Fire and Forest Meteorology jomt with 2nd International Wildland Fire Ecology and Fire Management Congress (Orlando, Florida, 2003)

• Международная конференция, посвященная 95-летию со дня рождения П И Мельникова «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения» (Пущино, 2003г)

• Вторая открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (Москва, 2004г)

• Всероссийская научная конференция, посвященная 200-летию Казанского университета «Современные глобальные и региональные изменения геосистем» (Казань, 2004 г)

• 16th Symposium on Global Change and Climate Variations (San Diego, California, USA, 2005)

• First CliC International Science Conference (Beijmg, China, 2005)

• Совещание по международному проекту NEESPI (AGU Fall, Meeting, an San Francisco, USA, 2006)

• Конференция по гидрометеорологической безопасности (Москва, 2006г)

• Седьмой Международный конгресс «Вода экология и технология», ЭКВАТЭК-2006 (Москва, 2006г)

• Межведомственный научный семинар «Глобальные изменения природной среды» Географический факультет МГУ и Секция наук об окружающей среде РАЕН (Москва, 2007г)

• Международная научно-практическая конференция «Геоситуационный анализ», посвященная 75-летию кафедры экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета (Казань, 2007г )

• Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы современной гидрометеорологии и геоэкологии» (Ростов-на-Дону, 2007г )

• Седьмая научно-практическая конференция «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2007г)

• Всероссийская научная конференция «Природно-ресурсный потенциал Республики Татарстан и сопредельных территорий» (Казань, 2007г)

Результаты докладывалась также на семинаре в Институте метеорологии им Макса Планка в Гамбурге (Германия), где автор проходил стажировку (2003 г), на семинаре метеослужб Евросоюза (2005 г) в Нюрнберге (Германия) и на заседании группы экспертов ВМО по верификации прогнозов (Токио, 2005г )

Публикации

По теме диссертации опубликовано 58 научных работ В том числе 14 работ опубликовано в журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, а шесть работ являются коллективными монографиями, из них в четырех соискатель является первым автором

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения Общий объем работы 327 л., иллюстраций 110, таблиц 24, библиография насчитывает 152 источника

В первой главе кратко описывается состояние исследований по проблеме изменений климата, исходные данные, результаты анализа длительности, полноты и пространственного распределения существующей сети метеорологических станций Земли в разные годы Показано, что только начиная примерно с 1920 г, густота сети метеороло-гических станций на Земле становится удовлетворительной для пространственного анализа изменений климата Начиная с 1960-х гг, густота станций становится достаточной для получения надежных оценок Исходя из анализа наблюдательной сети в различные годы, представляется необоснованным проводить пространственный анализ и пространственные обобщения трендов за более ранний период (1 -2 десятилетия XX столетия) Однако использование обобщенных данных возможно за более ранние годы

Обращено внимание на известное существование двух эпох потепления климата в течение XX века и на необходимость учета этого обстоятельства при выборе начального года в анализе многолетних трендов температуры Не рекомендуется за начало ряда для вычисления климатического тренда выбирать конец 30-х или начало 40-х гг, на которые приходится пик первого глобального потепления В некоторых регионах потепление продолжалось до 60-х гг., что необходимо учитывать при выборе начальных лет для анализа В противном случае вычисляемый тренд к концу века будет сильно занижен и может даже изменить знак С учетом публикаций, в которых указывается на различную природу первого (до 1945г) и второго (с 1976г) глобальных потеплений, необходим дифференцированный анализ Рекомендовано для анализа вековых изменений использовать данные, начиная примерно с 1920 г, а для оценок и анализа изменений в период интенсивного потепления целесообразно использовать данные с середины 1970-х гг

Описаны как стандартные, так и оригинальные (авторские) методы обработки данных К последним относятся метод объективной классификации сезонной структуры трендов температуры воздуха в различных регионах, метод выделения ритмов во временных рядах, предложен индекс для оценки тепловой сезонной инерционности атмосферы

Описаны универсальные методы оценки достоверности результатов, использованные в нескольких последующих главах Приводятся пояснения по принятой в работе терминологии

различных состояний климата, которая еще не вполне утвердилась в научной литературе

Во второй главе излагаются результаты исследований изменений климата по сезонам и регионам В первом разделе главы рассматривается изменение зонально-осредненных сезонных аномалий температуры воздуха над континентами и аномалий температуры поверхности океана По обобщенным данным исследуется годовой ход аномалий температуры воздуха и поверхности океана на различных временных отрезках ряда более чем за столетнюю историю наблюдений Выполнено сопоставление изменений сезонных аномалий температуры воздуха и поверхности океана Показаны согласованные изменения сезонных аномалий температуры поверхности океана и температуры воздуха над континентами с конца XIX века до середины 1970-х гг, а в последующие годы выявлено их рассогласование, совпавшее с началом второго глобального потепления

Выполнен расчет трендов температуры на метеорологических станциях земного шара, построены карты трендов и подробно изучены пространственные особенности величины и знака трендов температуры по четырем сезонам и за год Показано, что глобальное потепление сопровождается неоднозначными изменениями регионального климата и сезонными особенностями На континентах Земли преобладают положительные тренды температуры воздуха, но выделяются также районы заметных отрицательных трендов

Изменения регионального климата зависят от высоты станции над уровнем моря (обширные возвышенности и горные плато) и пространственной ориентации горных массивов на пути движения воздушных масс В разных сезонах года влияние рельефа на изменения климата может проявляться с разным знаком Характер сезонных и региональных различий влияния рельефа на изменения климата согласуется с известными представлениями об атмосферной циркуляции как одним из факторов формирования регионального климата

Многолетние тренды температуры, вычисленные отдельно для каждого месяца, послужили основой для анализа годового хода трендов температуры на каждой из 11000 станций

Месяцы

Тип 2

Месяцы

Тип 3

Месяцы

Рис 1 Типовые изменения линейного тренда температуры воздуха по месяцам (°С/10лет) в различных регионах земного шара, 1920-2005 гг

Месяцы

Тип 5

Месяцы

Тип 6

Месяцы

Рис 1 (продолжение) Типовые изменения линейного тренда температуры воздуха по месяцам (°С/10лет) в различных регионах земного шара, 1920-2005 гг

Методом объективной классификации обобщены результаты анализа всей информации о трендах температуры воздуха над континентами Выявлено шесть типов годового хода трендов и

характерная структура годового хода трендов температуры воздуха в каждом регионе Земли, которая в графической интерпретации представляется одной полной волной с максимальным трендом в одном сезоне и минимальным (иногда отрицательным) трендом в сезоне, отстоящем на полгода Главное отличие разных типов сезонной структуры изменений климата в различных регионах земного шара заключается в сдвиге интервалов максимальных и минимальных трендов (рис 1)

Построены карты распределения станций с разными типами годового хода трендов Выявлены регионы наибольших трендов температуры в том или ином сезонном интервале С учетом географического положения станций с разными типами годового хода трендов получено, что сезонные и пространственные особенности наибольших и наименьших трендов температуры взаимосвязаны Обнаружено, что географическая широта и в некоторой степени близость океана определяют сезон с максимальной величиной тренда температуры и отстоящий на полгода сезон минимальных трендов. За последние три десятилетия повторно выполнена типизация годового хода трендов по эталонам, представленным на рис 1 Вычислена повторяемость по широтным зонам Северного полушария каждого типа годового хода трендов (табл 1)

Табл 1 показывает, что сезонная структура трендов имеет зональность, каждый из шести типов сезонных изменений трендов преимущественно локализуется в узкой широтной зоне Из табл 1 видно, что январские потепления (рис 1, тип 1) наиболее часто наблюдаются на широтах 45-50°с ш, потепления мартовские (рис 1, тип 2) - преимущественно на широтах 50-65°с ш В мае потепления (рис 1, тип 3) наблюдаются еще более севернее, за полярным кругом (65-70°с ш) Осенью (рис 1, типы 5 и 6) потепление появляется на широтах 60-65°с ш, весной на тех же широтах - похолодание Во всех перечисленных случаях сочетание соответствующего сезона с потеплением и широтной зоны соответствует условиям с малым притоком прямой солнечной радиации (около 150 Вт/м2 на верхней границе атмосферы на горизонтальную площадку), при которых радиационный баланс у поверхности земли мал или отрицательный

Таблица 1

Повторяемость типов годового хода трендов температуры по географическим широтам Северного полушария по данным за 1974-2005 гг, в %

Географическая широта Тип 1 Тип 2 Тип 3 Тип 4 Тип 5 Тип 6

0 0 0 0 0 0 0

5 07 22 0 54 10 3 3 8

10 6 1 14 1 5 7 1 0 3 8

15 27 14 1 5 97 69 77

20 34 1 4 0 36 17.2 9.6

25 61 0 46 1 8 10.3 13.5

30 4 1 5 1 3 1 12.5 34 0

35 6 1 43 77 14.3 34 38

40 8 1 58 4.6 16.1 34 1 9

45 12.8 65 7 7 10.7 0 38

50 18.2 12.3 3 1 1 8 0 58

55 54 22.5 77 0 34 5 8

60 68 18.8 92 36 10.3 11.5

65 8 1 10.1 24.6 1 8 20.7 58

70 47 65 21.5 54 69 96

75 4.1 07 3 1 54 34 5 8

80 27 07 0 0 0 7.7

Типы 5 и 6, кроме вышесказанного, часто встречаются на широтах 20-25°с ш В этой широтной зоне и на всех широтах южнее 45°с ш (тип 4) прослеживаются изменения сезонной структуры трендов, имеющие, возможно, другую природу Главной особенностью в этих районах является наличие похолодания зимой на широтах 30-45°с ш (тип 4) или весной на широтах 20-25°с ш (типы 5 и 6) Известно, что на указанных географических широтах и в сезонах, где зарегистрировано похолодание, приток прямой солнечной радиации на верхнюю границу атмосферы велик и составляет 300-400 Вт/м2 Похолодания в низких широтах при

больших значениях инсоляции могут возникать при экранировании облачностью атмосферы от приходящей радиации

В этой же главе приведены карты пространственной и временной изменчивости климата, выполнено описание и соотношений изменений, и изменчивости климата Показано, что глобальное потепление сопровождается усилением изменчивости климата в средних и высоких широтах в холодные месяцы года с ноября по февраль и в переходный месяц (июнь) между холодным и теплым полугодиями

Приведены примеры практического использования результатов исследований при подготовке климатических справочников

Третья глава посвящена выявлению факторов современных изменений климата на основе анализа результатов наблюдений и проведения специальных статистических экспериментов

В начале главы показано распределение радиационного баланса нижней атмосферы в зависимости от сезона года и географической широты и утверждается, что парниковый эффект по своему определению должен проявляться наиболее заметно в физико-географических условиях, при которых радиационный баланс близок к нулю или отрицательный При равновесии приходящей солнечной и уходящей длинноволновой радиации или отрицательном радиационном балансе у земли даже малое изменение радиационного баланса парниковыми газами будет заметнее, чем при положительном радиационном балансе, когда термический режим воздуха у земли определяется преобладающим притоком солнечной радиации

Важнейшим регулятором радиационного баланса является облачность, поэтому многолетние изменения климата анализируются в связи с анализом многолетних изменений количества облачности по данным 1400 станций России в широтной зоне 50-70°с ш за 1966-2004 гг Особенности изменений климата на разных отрезках года рассматриваются с детализацией до пятидневки Год разбивается на пятидневки с номерами от 1 до 73 Многолетние данные по каждой отдельной пятидневке используются в качестве временного ряда для анализа изменений климата в соответствующем пятидневном интервале года На рис 2 показаны значения линейных трендов температуры воздуха и количества общей облачности по пятидневкам года

Большую часть года (54 пятидневки из 73) тренды количества облачности положительные

Тренд Ыоб (балл/Юлет)

Тренд Т (°С/10 лет)

13 19 25 31 37 43 49 55 61 Номер пятидневки в году

-Ы ■Т

об'

Рис.2 Тренды температуры воздуха (Т) и количества общей облачности (Ыоб) по пятидневкам года

Сопоставление трендов облачности с трендами температуры показало, что в холодное полугодие между трендами облачности и температуры положительная корреляция Коэффициент корреляции г=+0 46 на интервале пятидневок №1-26 (январь-апрель) и г=+0 62 на интервале пятидневок 57-73 (октябрь-декабрь) Достоверность положительной корреляции в холодном полугодии более 95% . А в теплое полугодие на интервале пятидневок №27-56 (май-сентябрь), корреляция между трендами количества облачности и температуры отрицательная Коэффициент корреляции г=-0 51 Достоверность отрицательной корреляции в теплом полугодии более 95%

Вклад межгодовых изменений количества облачности в изменения температуры составил 50% в холодное полугодие и 25 % в теплое полугодие В холодное полугодие облачность создавала парниковый отепляющий эффект Изменение количества облачности на 0 1 балла в среднем сопровождалось изменением температуры того же знака примерно на 0 4-0 5°С В теплое

полугодие облачность создавала для нижней атмосферы экранирующий охлаждающий эффект В этом интервале года изменение количества облачности на 0 1 балла в среднем сопровождалось изменением температуры другого знака примерно на 0 5°С

Совместный анализ (по пятидневкам) аномалий количества облачности и температуры в 1991-2004 гг от норм за 1966-1990 гг , подтвердил полученные ранее зависимости и показал, что в течение года при всех согласованных изменениях аномалий температуры и облачности с соответствующими различиями по полугодиям наблюдается систематический положительный сдвиг аномалий температуры относительно аномалий количества облачности Этот сдвиг показывает, что облачность с ее парниковым и экранирующим эффектом является не единственной причиной потепления климата последних десятилетий, для выявления других причин необходимы более подробные исследования изменений климата при безоблачных условиях

Выполнен совместный анализ изменения радиационного баланса у земной поверхности по наблюдениям на метеорологических станциях России, проводящих актинометрические наблюдения, и трендов температуры воздуха на 1600 станциях России Обобщение данных проводилось для анализа зависимости трендов от сезона года (рис 3) и для анализа зависимости трендов от географической широты (рис 4) при сухих безоблачных условиях в атмосфере (относительная влажность <40%, количество облачности <2 баллов)

При анализе сезонных особенностей по обобщенным данным на территории России за 1966-2005гг выявлено и показано на рис 3, что в сухой безоблачной атмосфере наименьшее значение тренда температуры наблюдается в июне на максимуме годового хода радиационного баланса, а наибольшие значения трендов наблюдаются при радиационном балансе около нуля в холодную часть года Исключением являются ноябрь-декабрь

Тренд Т <°С/10лет)

1 3 5 7 9 11 Месяцы

Рис 3 Тренды температуры (Т) сухого воздуха при отсутствии облачности и радиационный баланс (В)

Дополнительный анализ особенностей ноября и декабря показал, что они явились следствием наложения на общие закономерности циклических возмущений с периодом около 10 лет, заметными только зимой Такая цикличность характерна для естественных факторов (наличие циклических естественных изменений климата подтверждено в этой же главе позднее в результате специального исследования)

При анализе различий по широтным зонам выявлено и показано на рис 4, что уменьшение радиационного баланса с увеличением географической широты от 43°сш до 56°сш (по обобщенным данным на территории России за 1966-2005гг) сопровождается усилением положительных трендов температуры в сухой безоблачной атмосфере от 0 55°С/10лет до 0 8°С/10лет (относительная влажность <40%, количество облачности <2 баллов)

В более высоких широтах подобных данных нет, так как недостаточно случаев с сухой безоблачной атмосферой Обратная зависимость величины трендов от радиационного баланса как в случае сезонных, так и в случае широтных особенностей свидетельствует о парниковой природе потепления по определению Отсутствие облачности и водяного пара в

анализируемых выборках данных позволяет сделать вывод о парниковом эффекте СОг

Тренд Т (°С/10 лет) 0,9

В (кВт/м )

- 0,185

-- 0,165

у 0,145

-- 0,125 • Т0б

-- 0,105 -о-Тс

-- 0,085 -в

-- 0,065

-- 0,045

- 0,025

Географическая широта (°с ш.)

Рис 4 Зонально осредненный радиационный баланс (В) и тренды температуры воздуха при сухой безоблачной (Тс) и облачной (Тоб) погоде по географическим широтам

При облачной погоде (количество облачности >6 баллов) на рис 4 (кривая Т0б) показано, что положительные тренды температуры также усиливаются с уменьшением радиационного баланса на широтах до 56°с ш, а в более высоких широтах тренды ослабевают из-за преобладания сплошной облачности

Исследования трендов по месяцам и по широтам дополнены анализом изменения температуры воздуха по времени при тех же условиях сухой безоблачной погоды (рис 5) За 1966-2005 гг тренд температуры в холодное полугодие составил 0 8°С/10лет, а в теплое О 38°С/10лет Выполненный анализ подтвердил наличие в рядах температуры радиационной (парниковой) трендовой составляющей Отдельно оценена роль облачности в формировании трендов

температуры и роль естественных ритмических изменений климата, накладывающихся на парниковый эффект

Тхп<°С)

Ттп(°С)

-5 0

20 1 0 00 -1 О

-2 0 -3.0 -4 0

у = 0 03х+ 18 92

- 21 О -- 20 5 * - 20 0 -- 195 ,-- 19 0

- 185

I- 18 0

- 175

- 170

- 165

ХП ТП

-6 0

160

Годы

Рис 5 Многолетний ход температуры при сухой безоблачной погоде в холодный (ХП, ноябрь-март) и теплый период (ТП, май-сентябрь) по станциям России в широтной зоне 50-70°с ш Скользящие средние по трем годам

В этой же главе на основе авторского индекса тепловой сезонной инерционности атмосферы выполнен анализ многолетнего изменения крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана (изменения демпфирующей роли океана) Индекс основан на учете сдвига фазы годового хода Указано, что в эпоху антропогенного потепления амплитуда годового хода температуры и классические индексы континентальности, вычисленные на ее основе, уже не являются достоверной характеристикой континентальности климата При анализе нового индекса (рис 6) показано многолетнее ослабление теплового взаимодействия атмосферы с океаном, которое уменьшило демпфирующую роль океана в изменениях и в изменчивости климата Особенно резкое уменьшение индекса произошло начиная с середины 1970-х гг Демпфирующая роль океана в изменениях климата ослабла, это привело к более интенсивному проявлению

антропогенного потепления в последнее тридцатилетие за счет ранее накопленных парниковых газов и к усилению изменчивости и экстремальности климата.

Рис 6 Среднегодовая температура воздуха над континентами Северного полушария (Тс) и индекс сезонной инерционности атмосферы (к), скользящие средние по трехлетиям

Полученные результаты подтверждают наличие парниковой составляющей в потеплении глобального климата со всеми возможными последствиями, однако это потепление не в полной мере является результатом такого же ускоренного антропогенного воздействия на климат В последние годы произошло наложение антропогенного фактора потепления на временное ослабление демпфирующего влияния океана, что акцентировало эффект парникового потепления

Ранее в главе 2 были показаны согласованные изменения сезонных аномалий температуры поверхности океана и температуры воздуха над континентами с конца XIX века до середины 1970-х гг Их рассогласование в последующие годы совпало с началом второго глобального потепления и с периодом ослабления взаимодействия океана и атмосферы

В четвертой главе описаны исследования по оценке точности трех наиболее известных динамических полных моделей климата -Нас1СМЗ, ЕСНАМ4 и СОСМ2 Кратко показаны основные принципы построения этих моделей и выделены неопределенности, заложенные в эти модели, которые создают базу для неуверенности полученных на их основе результатов Такие неопределенности заложены во все существующие модели климата и отражают общий уровень наших знаний о сложных процессах в климатической системе

Получены оценки точности моделей при обобщении по Северному полушарию, по России и по отдельной станции на примере Москвы Испытаны варианты совместного использования трех моделей Описано географическое распределение ошибок каждой из моделей Показано, что использование этих моделей на региональном уровне приводит к большим неточностям

В пятой главе предлагается авторская статистическая модель климата, основанная на выявлении и экстраполяции многолетних ритмов в климатической системе, которые могут модулировать в атмосфере серии непериодических возмущений Авторская модель сформулирована на основе известных представлений об общей циркуляции атмосферы, выявленных автором закономерностях изменения температуры воздуха и сводится к следующему

• Характер проявления долгопериодных, внешних по отношению к атмосфере возмущений, зависит от циркуляционных условий сезонов года Однотипные вынужденные возмущения в атмосфере носят дискретный характер и проявляются преимущественно в одноименных сезонах В этой связи выделение ритмов осуществляется на основе временных рядов месячных значений температуры с годичной дискретностью.

• Долгопериодное, внешнее по отношению к атмосфере возмущение, проявляется в температуре воздуха в виде последовательности непериодических короткопериодных флюктуаций, сохраняющих свою структуру и фазировку с вышеназванным долгопериодным возмущением.

• Серии непериодических вынужденных короткопериодных флюктуаций формируют прогностический ряд температуры с заблаговременностью несколько лет Статистическая обработка рядов температуры, выделение идентичных серий

температурных колебаний и модулирующего долгопериодного возмущения позволило дать прогноз изменения температуры воздуха на ближайшие 20 лет

Авторские оценки применимости методики показали ее успешность на территории России и оказались лучше, чем результаты, полученные по динамическим моделям Показано, что наилучшие результаты в прогнозе погодичного климата достигаются при комплексировании авторской статистической модели и трендов полученных по динамическим полным моделям климата

На основе совместного использования авторской статистической и указанных динамических моделей климата составлен и описан прогноз климата Северного полушария до 2025 г (рис 7)

Показано, что потепление климата Северного полушария будет продолжаться с некоторым замедлением В 2009 и 2015 гг ожидаются наиболее заметные положительные отклонения температуры от тренда

Рис 7 Температура воздуха Т над континентами Северного полушария по фактическим данным за 1990-2005гг и по прогнозу на 2006-2025гг

В заключении перечислены основные результаты диссертации, приведен перечень публикаций соискателя по теме диссертационной работы

В диссертационной работе получены следующие основные результаты

1 Современное глобальное потепление сопровождается сезонными различиями в изменениях регионального климата На континентах Земли за последнее столетие и, особенно за последние десятилетия, преобладают положительные тренды температуры воздуха во все сезоны (зима-весна до 1 0°С/10лет, лето-осень до 0 6°С/10лет), но выделяются также районы заметных отрицательных трендов (около -О 1°С/10лет) Многолетние изменения климата и сезонные различия этих изменений взаимозависимы

2 Изменения регионального климата зависят от высоты места над уровнем моря и пространственной ориентации горных цепей и хребтов на пути движения воздушных масс В разных сезонах года влияние рельефа на изменения климата может проявляться с разным знаком Характер сезонных и региональных различий влияния рельефа на изменения климата согласуется с известными представлениями об атмосферной циркуляции как одного из факторов формирования регионального климата

3 На метеорологических станциях земного шара изменение величины температурного тренда в разные месяцы года характеризуется полной волной с одним максимумом в некотором сезоне и одним минимумом в противоположном сезоне года В разных регионах различные типы годового хода трендов отличаются между собой величиной сдвига фазы наступления максимального потепления и похолодания климата в сезонах года В середине зимы потепления наиболее часто наблюдаются на станциях в широтной зоне 45-50°с ш , в начале весны потепления происходят преимущественно на широтах 50-65°с ш , в конце весны потепления наблюдаются еще севернее - за полярным кругом (65-70°с ш) Осенью потепление, так же, как и весной, наблюдается преимущественно в высоких широтах (60-65°с ш)

4 Перемещение по сезонам наступления максимума положительных трендов на разных географических широтах следует за сезонными и широтными перемещениями условий, при которых естественный радиационный баланс нижней атмосферы близок к нулю или отрицательный (холодное

полугодие, высокие широты) Положительный тренд температуры лучше выражен при отсутствии основного источника тепла (приходящей солнечной радиации)

5 Увеличение количества облачности в последние десятилетия способствовало дополнительному потеплению климата в холодное полугодие (парниковый эффект облачности) и ослаблению потепления в теплое полугодие (экранирующий эффект облачности) За последние 15 лет в холодное полугодие флюктуации аномалий количества облачности в интервале ±0 4 балла сопровождались флюктуациями аномалий температуры того же знака примерно ±2°С, а в теплое полугодие флюктуации аномалий количества облачности в интервале ±0 2 балла сопровождались флюктуациями аномалий температуры противоположного знака примерно ±1°С Вклад межгодовых изменений облачности в общую дисперсию температуры воздуха холодного полугодия составил около 50%, а в дисперсию теплого полугодия - около 25%

6 Выявлены тренды температуры воздуха в условиях безоблачной сухой атмосферы за последние три десятилетия В широтной зоне 50-70°с ш на территории России в теплое полугодие тренд составляет 0 3°С/Ю лет, а в холодное полугодие 0 8°С/10 лет.

7. В течение года и на разных географических широтах установлены соотношения значений трендов температуры и радиационного баланса, которые свидетельствуют о наличии парниковой составляющей в трендах температуры воздуха В среднем в широтной зоне 50-70°с ш на территории России при условиях безоблачной сухой погоды самые большие тренды температуры (около 1°С/10 лет) наблюдаются при малом радиационном балансе в январе-марте и октябре Летом при больших значениях радиационного баланса тренды слабее и составляют от 0 06 до 0 5°С/10 лет В среднем за год на широтах

43-50°сш при условиях безоблачной сухой погоды тренды температуры составляют около 0 55°С/10 лет В более высоких широтах 55-58°с ш с уменьшением радиационного баланса тренды температуры повышаются до 0 8°С/10лет

8 В течение последних более ста лет происходило ослабление крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы с океаном (ослабление тепловой инерционности атмосферы), что ослабляло сдерживание влияния океана на скорость антропогенного потепления климата В последние десятилетия произошло наложение усиления парникового эффекта и ослабления инерционности атмосферы, что акцентировало интенсивность потепления Интенсивное потепление климата последних десятилетий не является следствием только парниковых газов антропогенного происхождения, накапливающихся в эти годы Не менее важную роль играют естественные процессы, ответственные за перераспределение тепла между атмосферой и океаном

9 Ослабление взаимодействия океана и континентальной атмосферы и, следовательно, уменьшение инерционности атмосферы происходят неравномерно по Земле В тех районах Северного полушария, где за последние 30 лет инерционность атмосферы уменьшилась, на 70-90% общего количества метеорологических станций возросла межгодовая изменчивость и экстремальность климата, а в тех районах, где индекс инерционности увеличился за эти годы, на 70-90% общего количества станций изменчивость климата уменьшилась Рост межгодовой изменчивости и экстремальности климата последних десятилетий происходит по причине ослабления демпфирующего влияния океана на атмосферу

10 Проведенный комплексный анализ показал, что основными составляющими физического механизма формирования пространственных и сезонных особенностей современных изменений климата являются следующие

• зависимость парникового эффекта от естественных сезонно-широтных условий формирования радиационного баланса,

• пространственные и сезонные неоднородности изменения количества облачности за последние десятилетия,

• ослабление демпфирующего влияния океанов на состояние континентальной атмосферы,

• естественные колебательные процессы в климатической системе, сопровождающиеся изменением общей циркуляции атмосферы и изменением региональной адвекции

11 Статистическая модель климата, построенная на основе ритмов в атмосфере, совместно с обобщенной динамической моделью климата позволила точнее динамических моделей рассчитывать состояние климата на предстоящие 20 лет

12 В изменениях климата Северного полушария до 2025 г ожидается некоторое замедление скорости увеличения температуры На этот положительный тренд будут накладываться 4-6 летние возмущения

13 В 2009 и 2015 гг ожидаются средние значения температуры воздуха Северного полушария Земли выше трендовых значений и выше значений самых теплых (1998 и 2005) годов В другие годы значимых отклонений от тренда не ожидается

Автор благодарит всех коллег, сотрудничество с которыми позволило подготовить ряд совместных публикаций и докладов по теме диссертации В последнее десятилетие наиболее значимым было творческое сотрудничество с профессором МГУ А А Исаевым На более раннем этапе неоценимое влияние на автора оказал академик HAH Беларуси В Ф Логинов, которое в значительной мере определило всю последующую научную деятельность соискателя

Представленная работа была бы невозможна без поддержки директора ГУ «ВНИИГМИ-МЦД» доктора географических наук М 3 Шаймарданова и заведующего отделом климатологии ГУ «ВНИИГМИ-МЦД» кандидата физико-математических наук В Н Разуваева

Публикации соискателя по теме диссертации,

отражающие основные научные результаты диссертационной

работы

1 Зайцев AHO связи рядов наблюдений параметров верхней атмосферы и геомагнитной активности /АН Зайцев,

Б Г Шерсттоков // Труды Всесоюзного совещания «Солнечно-атмосферные связи в теории климата и прогнозов погоды», 1972 г - М МО Гидрометеоиздата, 1974 - С 56-61

2 Логинов В Ф Календарные особенности температуры в различных частях первого естественного синоптического

района / В Ф Логинов, Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1975 -Вып.37 - С 36-41

3 Шерстюков Б Г Многолетняя и сезонная знакопеременность солнечно-атмосферных связей / Б Г Шерстюков // Солнечные данные -1981 -№8 -С 107-111

4 Шерстюков Б Г Межпланетное магнитное поле и атмосферная циркуляция / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1983 -Вып 98 - С 100-106

5 Шерстюков Б Г Короткопериодные циклические изменения в нижней атмосфере и гелиогеофизическне процессы /

Б Г Шерстюков, В Ф Логинов -М МО Гидрометеоиздата, -1986 - 86с

6 Шерстюков Б Г О двух солнечных агентах, возмущающих приземную температуру воздуха / Б Г Шерстюков //Труды Всесоюзной конференции «Космос и метеорология», Москва, январь 1985 г - М МО Гидрометеоиздата, 1987 - С 53-56

7 Рейтенбах Р Г. О различиях аэрологических величин при ясной и пасмурной погоде / Р Г Рейтенбах, Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1988 -Вып 143 -С 63-74

8 Шерстюков Б Г Вертикальные профили температуры и влажности атмосферы при различных условиях облачности и циркуляции / Б Г Шерстюков, Р Г Рейтенбах //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1990 -Вып 153 -С 70-82

9 Рейтенбах Р Г Модели климата атмосферы для решения прикладных задач / Р Г Рейтенбах, А М Стерин, Р.В Иванова, О Б Радюхина, Т Ю.Рощина, Б Г Шерстюков //Труды НИИСУ НПО «Квазар», Серия СС «Техника средств связи» -1990 -Вып 6 -С 7-11

10 Алдухов О А. Влажность / О А Алдухов, Б Г Шерстюков // Справочник «Атмосфера» / Редколлегия Ю С Седунов,

С И Авдюшин, Е П Борисенков, О А Волковицкий, Р Г. Рейтенбах, Н Н Петров, В И Смирнов, А А Черников -Л Гидрометеоиздат,-1991 -Гл4 -С 75-83

11 Шерстюков Б Г Идентификация облачных полей по цифровым ИК-данным спутника «Метеор» / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1993 -Вып 157 - С 51-56

12 Шерстюков Б Г Влияние условий облачности на приземную температуру воздуха в различных регионах России и

государств бывшего СССР / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1996 -Вып. 161 - С 15-22

13 Шерстюков Б Г Вертикальный градиент температуры в подоблачных слоях / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1996 -Вып 161 - С.23-34

14 Шерстюков Б Г О природе квазидвухлетнего цикла в экваториальной стратосфере / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1996 -Вып 161 -С 35-42

15 Шерстюков Б Г Аномалии температуры в высокоширотной атмосфере при различных условиях в космосе /

Б Г Шерстюков//Оптика атмосферы и океана -1996 -Т 9, №4 -С 504-514

16 Комаров В С Методология прогноза мезоклимата города на примере критериальных оценок холодного периода года /

В С Комаров, А А Исаев, Б.Г Шерстюков //Оптика атмосферы и океана -1996 -Т 9, №4. -С 495-503.

17 Исаев А А Колебания климатических характеристик отопительного периода и исследование возможности их сверхдолгосрочного прогнозирования (на примере Москвы) / А А Исаев, Б Г Шерстюков //Вестник МГУ, Серия 5 География -1996 -Вып 2 -С 68-75

18 Шерстюков Б Г Температура воздуха в северном районе при различных условиях в космосе / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -1996 -Вып 162 -С 38-50

19 Исаев А А Тенденции изменения климата Москвы в конце 20-го века / А А Исаев, М А Локощенко, Г М Абакумова,

Б Г Шерстюков //Природа Москвы -М Биоинформсервис, 1998 - С 36-49

20 Шерстюков Б Г Метод кратной цикличности для анализа ритмов в атмосфере и сверхдолгосрочного прогнозирования погоды на примере характеристик отопительного периода в Москве / Б Г Шерстюков, А А Исаев //Метеорология и гидрология -1999 -№8 - С 46-54.

21 Шерстюков Б Г О природе аномалий температуры поверхности тропической части Тихого океана (Эль-Ниньо) / Б Г Шерстюков //Вопросы географии и геоэкологии -1998 -Вып.2 - С 20-29

22 Битков Л М Изменение климатических параметров и стока рек Калужской области / Л М Битков, В А Семенов,

Б Г Шерстюков //Лесное хозяйство -2001 -№1 -С 33-34

23 Шерстюков Б Г Приземная температура воздуха Северного полушария и изменения орбитальных характеристик Земли в XX столетии / Б Г Шерстюков //Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы гидрометеорологии и экологии» -Алматы КАЗНИИМОСК,2001 -С56-58

24 Шерстюков Б Г Многолетние и сезонные изменения глобального климата в связи с колебаниями орбитальных характеристик Земли в XX столетии / Б Г Шерстюков И Материалы Международного конгресса «Великие реки 2001» -Нижний Новгород ННГАСУ, 2002 -С 93-94

25 Шерстюков Б Г Современное состояние климатических условий Калужской области и их возможные последствия в условиях глобального потепления / Б Г Шерстюков,

О Н Булыгина, В Н Разуваев - Обнинск ВНИИГМИ-МЦД,

2001 -229с

26 Исаев АА Научно-прикладной справочник по климату Москвы / А А Исаев, В А Гутников, Б Г Шерстюков -М МГУ, 2002-156 с

27 Шерстюков Б Г. Летопись погоды, климата и экологии Москвы за 2000г Разделы 2 1 - 2 3, 2 6, 7 1 - 7 3, 8 1 - 8 5 (12 разделов) / Б.Г Шерстюков //Под ред А А Исаева -М 'МГУ,

2002 -117с

28 Шерстюков Б Г Справочная монография «Современное состояние климатических условий Калужской области и их возможные изменения в условиях глобального потепления» / Б Г Шерстюков, О Н Булыгина, В Н Разуваев //Известия Калужского общества изучения природы Книга пятая -2002 -С 19-28

29 Шерстюков Б Г Изменение климата Калужской области и его прогнозирование в условиях глобального потепления /

Б Г Шерстюков //Известия Калужского общества изучения природы Книга пятая -2002 - С 29-40

30 Исаев А А Программа дисциплины «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений» / А А Исаев, Б Г Шерстюков //Географическое образование в университетах России Уч -метод материалы Гидрология,

океанология -Министерство образования РФ, Учебно-методическое объединение по классическому университетскому образованию Учебно-методическое обеспечение специальностей 012700-Гидрологня,012800-Океанология -М,2002 -С 126-131.

31 Исаев А А Индекс горимости леса / А А Исаев,

Б Г Шерстюков //Летопись погоды, климата и экологии Москвы 2001 г - Санкт-Петербург Гидрометеоиздат, 2003 -С 88-91

32 Шерстюков Б Г Долгосрочный прогноз среднемесячной температуры воздуха на основе квазиритмов / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -2003 -Вып 171 -С 9-50

33 Шерстюков Б Г Сценарии тенденций некоторых характеристик климата Москвы в условиях текущего глобального потепления / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -2003 -Вып 171 -С 51-78

34 Шерстюков Б Г Метеорологические факторы горимости леса, засушливости погоды во второй половине XX в и экстремальные условия 2002 г. в Московском регионе / Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД -2003 - Вып 171 -С 79-88

35 Булыгина О Н Особенности изменчивости климата Калужской области /ОН Булыгина, Н Н Коршунова,

В.Н Разуваев, Б Г Шерстюков //Труды ВНИИГМИ-МЦД. -2003 -Вып 171 С 3-8

36 Шерстюков Б Г Численное и статистическое моделирование изменений климата, оценки температурно-влажностного режима атмосферы на территории России на период до 2010 г / Б Г Шерстюков //Материалы Всероссийской научной конференций, посвященной 200-летию Казанского университета «Современные глобальные и региональные изменения геосистем»-Казань КГУ, 2004 -С 416-417

37 Китаев Л М Признаки влияния растительности на распределение снежного покрова/ ЛМКитаев, О Крюгер, БГ Шерстюков. X Хобе //Метеорология и гидрология -2005 -№7 -С 61-69

38 Шерстюков Б Г Метеорологические условия потенциальной опасности лесных пожаров в Московской области во второй

половине XX вив первой половине XXI в / Б Г Шерстюков //Лесное хозяйство -2005 -№4 -С 47-48

39 Китаев Л М Особенности влияния изменчивости снежного покрова на динамику приземной температуры воздуха

/Л М Китаев, Б Г Шерстюков, О Крюгер, X Хобе //Материалы гляциологических исследований -2004 - Вып 97 - С 132135

40 Шерстюков Б Г Ошибки описания регионального климата атмосферно-океаническими моделями CGCM2, HadCM3 и ЕСНАМ4 на примере Московского региона / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2005 ~№5 -С 22-26

41 Шерстюков Б Г Сценарии климата Московского региона до 2050 г / Б.Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2005 -№7 -С 26-32

42 Шерстюков Б Г Многолетние и сезонные изменения глобального климата в связи с колебаниями орбитальных характеристик Земли в XX столетии / Б Г Шерстюков // Сборник материалов конгресса «Великие реки» 1999-2004 «Проблемы гидрометеорологии и мониторинга загрязнения окружающей природной среды в бассейнах великих рек» -С -Петербург Гидрометеоиздат, 2005 - С 210-211

43 Шерстюков Б Г Подготовка справочных монографий о современном региональном климате и о сценариях его изменений в предстоящие десятилетия (на примере Калужской области) / Б.Г Шерстюков, О Н Булыгина,

В Н Разуваев, М 3 Шаймарданов // Сборник материалов конгресса «Великие реки» 1999-2004 «Проблемы гидрометеорологии и мониторинга загрязнения окружающей природной среды в бассейнах великих рек» -Санкт-Петербург Гидрометеоиздат, 2005 - С 296-297

44 Израэль Ю А Статистические оценки изменения элементов климата в районах вечной мерзлоты на территории Российской Федерации / Ю А Израэль, А В Павлов,

Ю А Анохин, Л Т.Мяч, Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2006 -№5 -С 27-38

45 Шерстюков Б Г Тепловая инерция океана и парниковый эффект в современных изменениях климата / Б Г.Шерстюков // Метеорология и гидрология -2006 -№7 -С 66-72

46 Климат Чувашской республики и его возможные изменения в условиях глобального потепления / Б Г Шерстюков и др -Обнинск -Нижний Новгород - Чебоксары Меркурий, 2006 -231с

47 Климат Самарской области и его характеристики для климатозависимых отраслей экономики / Б Г Шерстюков и др - Самара Артель, 2006 - 168с

48 Семенов В А Климатически обусловленные изменения стока рек юга России и СНГ в конце ХХ-первой четверти XXI века / В А Семенов, Б Г Шерстюков //Седьмой Международный конгресс «Вода экология и технология», ЭКВАТЭК-2006 Сборник докладов, часть 1 -М СИБИКО Интернэшнл -2006 -С 52-53

49 Исаев А А Справочник эколого-климатических характеристик г Москвы Том П «Прикладные характеристики климата, мониторинг загрязнения атмосферы, опасные явления, ожидаемые тенденции в XXI веке / А А Исаев,

Г М Абакумова, Е В Горбаренко, М А Локощенко, В А.Гутников, Е И Незваль, Б Г Шерстюков, О А Шиловцева Подред А А Исаева -М МГУ, 2005 -410 с

50 Шерстюков Б Г Моделирование изменений климата / Б Г Шерстюков //Ресурсы поверхностных вод России и сопредельных государств Под ред В А Семенова -Горно-Алтайск ГА ГУ, 2007 -С 54-60

51 Переведенцев Ю П. Современные изменения температурно-влажностного режима атмосферы в Республике Татарстан / Ю П Переведенцев, Н В Исмагилов, Б Г Шерстюков,

Э П.Наумов, К М Шанталинский, Ф В Гоголь //Журнал экологии и промышленной безопасности (Вестник Татарстанского отделения Российской экологической академии) -2007 -№2 - С 18-23

52 Переведенцев Ю П Региональные изменения климата в современный период (на примере Республики Татарстан) / Ю П Переведенцев, Н В Исмагилов, Б Г.Шерстюков,

Э П Наумов, К М Шанталинский, Ф В Гоголь //Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы современной гидрометеорологии и геоэкологии» (Ростов-на-Дону, 16-17мая2007г) - Ростов-на-Дону -2007 -С 112-115

53 Groisman Pavel Ya Potential forest fire danger over Northern Eurasia Changes during the 20th century / Pavel Ya Groisman, Bons G Sherstyukov, Vyacheslav N Razuvaev, Richard W Knight, Jesse G Enloe, Nma S Stroumentova, Paul H Whitfield, Eirik F0rland, Inger Hannsen-Bauer, Heikki Tuomenvirta, Hans Aleksandersson, Anna Y Mescherskaya and Thomas R Karl // Global and Planetary Change -April 2007 -Vol 56 - Is 3-4 -P 371-386

54 Шерстюков Б Г Долгосрочный прогноз месячной и сезонной температуры воздуха с учетом периодической нестационарности / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2007 -№9 - С 14-26

55 Шерстюков Б Г Сезонно-широтные особенности парникового эффекта на территории России / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2007 -№12 - С 21-28

56 Шанталинский К M Динамика климата Республики Татарстан за последние десятилетия /КМ Шанталинский, Ю П Переведенцев, H В Исмагилов, Б Г Шерстюков. Э П Наумов, ФВ.Гоголь //Материалы докладов международной научной конференции, посвященной 75-летию кафедры экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета - Казань КРУ, 2007 - С 14117.

57 Переведенцев Ю П Об изменении климата Земли в современный период / Ю П Переведенцев, Б Г Шерстюков //Материалы VII Республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» - Казань, 2007 -С 146-147

58 Переведенцев Ю П Климатические условия Республики Татарстан / Ю П Переведенцев, Б Г Шерстюков. Э П Наумов, К M Шанталинский, Ф В Гоголь //Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Природно-ресурсный потенциал Республики Татарстан и сопредельных территорий» -Казань ТГТПУ, 2007 - С 5-9

Шесть из приведенных работ являются монографиями (5, 25, 26, 46, 47, 49), в четырех из них соискатель является первым автором

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук (выборка из общего списка)

1 Шерстюков Б Г Аномалии температуры в высокоширотной атмосфере при различных условиях в космосе /

Б Г Шерстюков //Оптика атмосферы и океана -1996 -Т 9, №4 -С 504-514

2 Комаров В С Методология прогноза мезоклимата города на примере критериальных оценок холодного периода года /

В С Комаров, А А Исаев, Б Г Шерстюков //Оптика атмосферы и океана -1996. ~Т 9, №4 -С 495-503

3 Исаев А А Колебания климатических характеристик отопительного периода и исследование возможности их сверхдолгосрочного прогнозирования (на примере Москвы) / А.А Исаев, Б Г Шерстюков //Вестник МГУ, Серия 5 География -1996 -Вып 2 -С 68-75

4 Шерстюков Б Г Метод кратной цикличности для анализа ритмов в атмосфере и сверхдолгосрочного прогнозирования погоды на примере характеристик отопительного периода в Москве / Б Г Шерстюков. А А.Исаев //Метеорология и гидрология -1999 -№8 -С 46-54

5 Битков ЛМ Изменение климатических параметров и стока рек Калужской области / Л М Битков, В А Семенов,

Б Г Шерстюков //Лесное хозяйство -2001 -№1 -С 33-34

6 Китаев Л М Признаки влияния растительности на распределение снежного покрова / Л М Китаев, О Крюгер,

Б Г Шерстюков, X Хобе //Метеорология и гидрология -2005 -№7. -С 61-69

7 Шерстюков Б Г. Метеорологические условия потенциальной опасности лесных пожаров в Московской области во второй половине XX вив первой половине XXI в / Б Г Шерстюков //Лесное хозяйство -2005 -№4 -С 47-48

8 Шерстюков Б Г Ошибки описания регионального климата атмосферно-океаническими моделями CGCM2, HadCM3 и ЕСНАМ4 на примере Московского региона / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2005 -№5 -С 22-26

9 Шерстюков Б Г Сценарии климата Московского региона до 2050 г / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2005 -№7 -С 26-32

10 Китаев JIМ Особенности влияния изменчивости снежного покрова на динамику приземной температуры воздуха /

Л М Китаев, Б Г Шерстюков, О Крюгер, X Хобе //Материалы гляциологических исследований -2004 -вып 97 -С 132-135

11 Израэль Ю А Статистические оценки изменения элементов климата в районах вечной мерзлоты на территории Российской Федерации / Ю А Израэль, А В Павлов,

Ю А Анохин, Л Т Мяч, Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2006 -№5 -С 27-38

12 Шерстюков Б Г Тепловая инерция океана и парниковый эффект в современных изменениях климата / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2006 -№7 -С.66-72

13 Шерстюков Б Г Долгосрочный прогноз месячной и сезонной температуры воздуха с учетом периодической нестационарности / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2007 -№9 -С 14-26

14 Шерстюков Б Г Сезонно-широтные особенности парникового эффекта на территории России / Б Г Шерстюков //Метеорология и гидрология -2007 -№12 -С 21-28

Подписано к печати 05 02 2008 Формат 60x84/16 Печ л 1 Тираж 100 экз Заказ №3

Отпечатано в ГУ «ВНИИГМИ-МЦД», г Обнинск, ул Королева, 6

Содержание диссертации, доктора географических наук, Шерстюков, Борис Георгиевич

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КЛИМАТ В XX ВЕКЕ, ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ, МЕТОДЫ АНАЛИЗА

1.1. Основные сведения об изменении климата

1.1.1. Две эпохи потепления глобального климата

1.1.2. Современные представления о причинах изменения климата Земли

1.1.3. Парниковые газы антропогенного происхождения

1.1.4. О влиянии океанов на изменения климата

1.2. Исходные данные

1.2.1. Месячные данные температуры воздуха по станциям бывшего СССР и России за 1900-2005гг

1.2.2. Среднемесячная температура по глобальной сети станций Земли

1.2.3. Выбор интервала лет для анализа изменений климата по имеющимся данным

1.2.4. Осреднение данных о температуре воздуха над сушей

1.2.5. Осредненные данные о температуре воздуха над океанами

1.2.6. Осредненные данные по температуре воздуха на территории России

1.3. Методы анализа

1.3.1. Вычисление тренда и оценка его статистической достоверности

1.3.2. Оценка достоверности коэффициента корреляции

1.3.3. Авторский Метод объективной классификации годового хода трендов

1.3.4. Авторский индекс сезонной инерционности атмосферы

1.3.5. Терминология различных состояний климата (изменения, изменчивость)

1.3.6. Авторский метод выделения ритмов во временных рядах

ГЛАВА 2. СЕЗОННЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ

КЛИМАТА ЗЕМЛИ

2.1. Изменение зональноосредненных сезонных аномалий температуры воздуха над континентами и аномалий температуры поверхности океана

2.1.1. Годовой ход и структура аномалий температуры воздуха над континентами и температуры поверхности океана за период от XIX до начала XX века

2.1.2. Статистическая достоверность изменений сезонной структуры аномалий температуры воздуха над континентами и океанами

2.2. Пространственные особенности изменений климата за 1974-2005 г

2.2.1. Тренды среднегодовой температуры

2.2.2. Тренды температуры воздуха зимой

2.2.3. Тренды температуры воздуха весной

2.2.4. Тренды температуры воздуха летом

2.2.5. Тренды температуры воздуха осень

2.3. Особенности сезонной структуры изменений климата

2.3.1. Объективная типизация сезонной структуры трендов за 1920-2005 годы

2.3.2. Районирование территории по заданной сезонной структуре трендов температуры на интервале 19202005 годы

2.3.3. Объективная типизация сезонной структуры трендов за 1974-2005 годы

2.4. Изменчивость климата на Земле

2.4.1. Изменчивость климата во времени по оценкам за 1945-2004 годы

2.4.2. Изменчивость климата во времени за 1974-2004 годы. Оценки по многолетним трендам в экстремумах разного знака

2.4.3. Пространственная изменчивость климата на Земле

2.4.4. Обобщенные сведения о пространственной изменчивости среднемесячной температуры воздуха над северным полушарием (0-74°с.ш.)

2.4.5. Соотношение изменений климата и его пространственной изменчивости

2.5. Практическое использование сведений о меняющемся климате (на примере справочника по климату Чувашской республики)

2.6. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ВЫДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ СОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАБЛЮДЕНИЙ ЗЛ.Сезонно-широтные особенности парникового эффекта и потепления климата на территории России 3.1.1. Условия проявления парникового эффекта

3.1.2. Сезонный ход радиационного баланса, трендов температуры воздуха, количества облачности.

3.1.3.Широтный ход радиационного баланса и трендов температуры

3.1.4. Значение облачности в современных изменениях климата России

3.1.5. Сезонные особенности естественных изменений климата

3.2. Континентальность климата и инерционность климатической системы

3.2.1.Параметры годового хода как показатель континентальности регионального климата

3.2.2. Инерционность годового хода температуры как показатель взаимодействия атмосферы и океана

3.2.3. Инерционность годового хода температуры и изменения климата

3.2.4. Инерционность и изменчивость климата

3.3. Изменение инерционности климатической системы при внешних воздействиях

3.3.1. Изменение скорости осевого вращения Земли

3.3.2. Солнечная активность

3.3.3. Возмущения орбитальных характеристик Земли

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ВЫБОР МОДЕЛЕЙ КЛИМАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ОЦЕНОК ПРЕДСТОЯЩИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ

4.1. Модели климата, общие сведения

4.2. Обобщенные оценки точности атмосферно-океанических моделей климата

4.2.1. Оценки моделей СОСМ2, ЕСНАМ4, НаёСМЗ

4.2.2. Оценки обобщенной модели SUM

4.2.3. Пространственные особенности ошибок моделей климата в точках метеорологических станций мира

4.3. Оценки точности моделей климата по территории России

4.4. Оценки точности моделей на региональном уровне (на примере Московского региона)

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА ОСНОВЕ ЭМПИРИКО-СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

5.1.Проблемы метеорологических прогнозов большой заблаговременности

5.1.1. Прогностические свойства атмосферных процессов по результатам синоптических исследований

5.1.2. Прогностические свойства атмосферных процессов по результатам статистических исследований

5.1.3. Долгосрочное прогнозирование за рубежом и в России

5.2. Ритмы в атмосфере

5.2.1. Сезонный частотный фильтр ритмов

5.2.2. Прогностические свойства ритмов

5.3. Статистическая модель для долгосрочного метеорологического прогноза на основе ритмов с учетом периодической нестационарности

5.3.1. Физические основы для долгосрочного прогнозирования

5.3.2. Авторский метод прогноза

5.3.3.Оценки точности сезонных прогнозов с годовой заблаговременностью

5.3.4. Сезонные особенности ритмов

5.4. Статистическая модель изменений климата на основе ритмов

5.4.1. Применение статистической модели

5.4.2. Сравнение ошибок статистической модели климата с обобщенной атмосферно-океанической моделью глобального климата

5.4.3. Модель климата на основе совмещения атмосферно-океанической модели климата и статистической модели ритмов

5.4.4. Оценки ошибок прогноза погодичных изменений климата Северного полушария с заблаговременностью до 20 лет на основе совмещения статистической модели ритмов и атмосферно-океанической модели климата

5.4.5. Оценки тенденций изменения климата Северного полушария на период до 2025 года

5.5. Выводы по главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления"

Факты об изменении климата последних десятилетий уже не оставляют сомнений в том, что климат изменяется и это происходит с нарастающей скоростью. Несмотря на то, что вопрос о причинах современного глобального потепления не является до конца решенным, в исследованиях многих ведущих климатологов мира делается вывод об антропогенном характере потепления, связанного с ростом концентрации СО2, метана и других парниковых газов в атмосфере [117,36]. Быстрый рост выбросов парниковых газов является следствием интенсификации человеческой деятельности, а вытекающая из этого угроза изменения климата становится экономической и политической проблемой. Признание антропогенного фактора в качестве главной причины изменения климата означает, что человечество в своем развитии достигло потенциала, способного создавать крупномасштабные и необратимые изменения в климатической и экологических системах Земли. Совместно с естественными колебаниями климата эти изменения проявляются, как на глобальном и региональном уровнях, так и на континентально-океаническом взаимодействии.

Происходящие климатические изменения обострили международные противоречия, направленные с одной стороны на удовлетворение всевозрастающей потребности в энергии, а с другой - на смягчение парникового эффекта и ослабления потепления климата [36].

Одновременно активизировались научные исследования, которые показали, что в предсказании будущих изменений климата остается много нерешенных проблем. Ряд исследователей не видят убедительных оснований для ограничения выбросов СО2, другие утверждают, что риски бездействия очень большие и что научная неопределенность проблемы не исключает возможных негативных последствий от парниковых газов более серьезных, чем они сейчас представляются.

В результате продолжающегося потепления климата некоторые секторы экономики будут менее подвержены отрицательным воздействиям или даже могут получить выгоду, другие же - потери. Для отдельных ее секторов, например, сельского хозяйства неопределенность столь велика, что не всегда можно определить даже знак воздействия.

Попытки человечества уменьшить эмиссию парниковых газов пока не перешли в активную фазу. А между тем, даже после сокращения эмиссии и постепенного уменьшения концентрации парниковых газов в атмосфере стабилизация климата будет достигнута лишь спустя длительное время. Климатическая система обладает большой инерцией из-за наличия в своем составе океанов и криосферы. Для того чтобы температура у поверхности земли, установившаяся в результате парникового эффекта, приблизилась к своему естественному состоянию, потребуются сотни лет из-за большой теплоемкости океанов и криосферы и медленной скорости процесса переноса тепла[36].

Актуальность темы

Проблема изменений климата становится одной из важнейших проблем мировой политики и обсуждается на самом высоком уровне. В июне 2007г. на саммите «большой восьмерки» одним из главных был вопрос о борьбе с парниковым эффектом и о сокращении выброса углекислого газа в атмосферу. Государства-участники саммита взяли на себя обязательства существенно сократить выброс парниковых газов в атмосферу. Высказана необходимость дальнейших обсуждений проблемы климата в рамках ООН. В

11 сентябре 2007г. на саммите Азиатско-тихоокеанского экономического сотрудничества признана необходимость принятия мер, для того, чтобы «замедлить, остановить и затем повернуть обратно» процесс глобального потепления климата путем ограничения энергопотребления и сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу, несмотря на сопутствующие этому неизбежные задержки темпов экономического развития многих стран. Присуждение Нобелевской премии 2007 г. группе МГЭИК за исследования в области антропогенного воздействия на климат значительно поднимает престижность проблемы.

Понимание причин изменения климата складывается из совокупности знаний о характере его происходящих изменений во времени и в пространстве в различных компонентах климатической системы, отличающейся разномасштабностью и наличием обратных отрицательных связей. Данная работа посвящена исследованию перечисленных проблем.

В диссертационной работе обобщены многолетние результаты исследований, которые выполнялись автором по темам НИР Росгидромета №: 1.2.6.10 (2001 г); 3.1.38 (2004г); 2.1.1.6, 1.3.2.19, 1.3.3.21, 1.3.4.23, 1.3.4.24 (2005-2007гг.), по Федеральной целевой программе «Мировой океан» (20032006гг.), по международным проектам (INTAS, NESPI) и проектам РФФИ.

Цель работы Описание совокупности региональных и сезонных различий в современных изменениях климата, выявление основных составляющих физического механизма формирования пространственных и сезонных особенностей изменений климата в период интенсивного глобального потепления и разработка статистической модели прогноза его изменений до 2025г.

Для достижения цели решались следующие задачи: • Разработка методики проведения статистической обработки данных о состоянии климата Земли для выявления вклада антропогенного и естественных факторов в изменения климата на основе всестороннего

12 анализа «экспериментов» поставленных самой природой в разных сезонах, регионах и во времени.

• описание глобальных, региональных и сезонных особенностей изменения климата за весь период инструментальных гидрометеорологических наблюдений и, особенно, в последние десятилетия.

• оценка изменений климата в различных физико-географических условиях формирования радиационного баланса. Выделение парникового эффекта при наличии и отсутствии облачности.

• оценка многолетних изменений крупномасштабного теплового взаимодействия отдельных компонент климатической системы;

• описание физико-статистической зависимости между изменениями и изменчивостью климата;

• построение статистической модели климата с целью оценок его состояния на ближайшую перспективу.

Объектом исследования являлись современные изменения глобального и регионального климата.

Соотношения между антропогенными и естественными факторами менялись за последнее столетие, что определяло соотношение глобальных и региональных изменений климата. В этой связи пространственная и сезонная структура и крупномасштабные факторы изменений климата в период интенсивного глобального потепления являются основным предметом защиты. При этом рассматриваются изменения и изменчивость климата, строится статистическая модель предстоящих изменений климата.

В работе используются результаты наблюдений на гидрометеорологических станциях Северного и Южного полушарий Земли за весь период имеющихся регулярных наблюдений. В связи с малочисленным количеством станций с началом наблюдений от первых десятилетий прошлого века, за ранние годы в работе использовались только обобщенные

13 данные. Более подробный пространственно-временной анализ проводился по станциям Земли и особенно Северного полушария, начиная с 1920 года. Достаточно полная сеть станций (более 11000) использовалась для анализа с 1970-х годов по 2005 год.

Для обработки применялись современные методы статистического анализа и оценки достоверности полученных результатов. Визуализация пространственных результатов выполнена на основе геоинформационной системы.

Научная новизна результатов.

• Впервые по данным до 2005 года изучены региональные изменения структуры годового хода температуры воздуха на континентах в связи с изменениями глобального климата и показана зависимость этих изменений от географической широты и удаленности от океана.

• Автором предложена методика объективной классификации сезонной структуры трендов температуры воздуха в различных регионах.

• Предложен индекс сезонной инерционности атмосферы, который косвенно оценивает крупномасштабное взаимодействие атмосферы с океаном. Впервые обращено внимание на изменение инерционных свойств климатической системы, определяющих некоторые особенности последующих изменений и изменчивости климата.

• На основе анализа индекса инерционности атмосферы впервые показана многолетняя тенденция ослабления крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана, сопровождающаяся ослаблением демпфирующего влияния океана на антропогенное потепление климата. Получено косвенное подтверждение наличия океанической и парниковой составляющих в изменениях глобального климата.

• Впервые дано объяснение причин усиления изменчивости и экстремальности климата. Описаны региональные и сезонные особенности межгодовой и пространственной изменчивости климата и показано, что

14 изменчивость климата возросла на континентах в районах ослабления влияния океана на атмосферу.

• Впервые показано влияние парниковых газов на тренды температуры в безоблачной сухой атмосфере. Получены оценки трендов многолетних изменений температуры воздуха не связанных с изменениями количества облачности и влажности воздуха.

• Разработана статистическая модель изменений климата, которая на предстоящие 20 лет описывает климат точнее, чем динамические модели.

Практическая значимость полученных результатов.

С учетом результатов анализа изменений современного климата разработана структура региональных климатических справочников для условий меняющегося климата, подготовлены и изданы (в соавторстве) региональные справочники по четырем субъектам федерации (Калужская и Самарская области, Чувашская Республика, Татарстан) и для семи субъектов

15 справочники подготовлены в электронном виде на компьютерных дисках (Смоленская, Тульская, Ульяновская, Брянская, Саратовская, Ивановская и Орловская области).

Статистическая модель регионального климата, разработанная автором диссертации, использовалась в Федеральном государственном унитарном геологическом предприятии «Гидроспецгеология» (Министерство природных ресурсов РФ) для годового и сезонного прогнозирования региональной активности опасных экзогенных геологических процессов с 2002 по 2007 год при ведении государственного мониторинга состояния недр в различных регионах Российской Федерации. Составленные прогнозы позволили предсказать ряд активизаций опасных экзогенных геологических процессов на Кавказе и в других регионах.

Многолетняя работа в области статистической обработки и анализа метеорологической информации способствовали подготовке Программы учебного курса для ВУЗов «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений», утвержденная министерством образования РФ. (Авторы A.A. Исаев, Б.Г. Шерстюков. Программа дисциплины «Методы статистической обработки и анализа гидрометеорологических наблюдений». -Министерство образования РФ, Учебно-методическое объединение по классическому университетскому образованию. Учебно-методическое обеспечение специальностей 012700-Гидрология, 012800-0кеанология. Москва, 2002, с.126-131).

На защиту выносятся:

1. Пространственные и сезонные закономерности изменений и изменчивости климата в период интенсивного глобального потепления.

2. Оценка величины тренда антропогенных изменений климата в зависимости от физико-географических условий формирования радиационного баланса.

3. Оценка парникового эффекта в трендах температуры при безоблачной сухой атмосфере

4. Индекс инерционности атмосферы.

5. Временные закономерности ослабления крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана (по косвенным данным)

6. Соотношения между сезонной инерционностью атмосферы, изменениями и изменчивостью климата.

7. Статистическая модель изменений климата.

В настоящей работе представлены научные результаты, полученные лично автором при выполнении исследований по проблеме изменений климата за период с начала 1970-х годов по настоящее время.

Апробация результатов диссертации

Материалы исследований докладывались и получили положительную оценку на Международных, Всесоюзных и Всероссийских научных конференциях, на семинарах учреждений Росгидромета и университетов России:

• 1-е Всесоюзное совещание "Солнечно-атмосферные связи в теории климата и прогнозов погоды". (Москва, 1972г).

• Пятое Всесоюзное совещание "Применение статистических методов в метеорологии". (Казань 1985г.).

• Всесоюзная конференция "Космос и метеорология". (Москва, 1985г.)

• International Symposium "Relation of Climatic Variability biological and Physicochemical Processes with Solar activity and other environmental factors". (Pushcino, 1993r.)

• Всероссийская научная конференция по результатам исследования в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды. (Москва, 1996г.)

• Всероссийская Конференция "Атмосфера и здоровье человека". (С.Петербург, 1998г.)

• Международная конференция "Экспедиционные исследования мирового океана и океанографические информационные ресурсы. (Обнинск, 1998г)

• Совещание представителей УГМС России по проблеме долгосрочных прогнозов погоды и обслуживания потребителей гидрометеорологической информации. ГМЦ России. (Москва, 1998г.)

• Международная научно-практическая конференция «Проблемы гидрометеорологии и экологии». (Алматы, 2001);

• Форум «Великие реки». (Нижний Новгород 2001, 2002, 2007гг.)

• Всемирная конференция по изменению климата. (Москва, 2003г.)

• 5th AMS Symposium on Fire and Forest Meteorology joint with 2nd International Wildland Fire Ecology and Fire Management Congress. (Orlando, Florida, 2003)

• Международная конференция, посвященная 95-летию со дня рождения П.И.Мельникова «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения». (Пущино, 2003г.)

• Вторая открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса" (Москва, 2004)

• Всероссийская научная конференция, посвященная 200-летию Казанского университета «Современные глобальные и региональные изменения геосистем». (Казань, 2004).

• 16th Symposium on Global Change and Climate Variations. (San Diego, California, USA, 2005)

• First CliC International Science Conference. (Beijing, China, 2005)

• Совещание по международному проекту NEESPI. (AGU Fall, Meeting, an San Francisco, USA, 2006)

• Конференция по гидрометеорологической безопасности (Москва 2006)

• 7-й Международный конгресс «Вода: экология и технология», ЭКВАТЭК-2006. (Москва, 2006);

• Межведомственный научный семинар "Глобальные изменения природной среды". Географический факультет МГУ и Секция наук об окружающей среде РАЕН. (Москва, 2007г.)

• Международная научно-практическая конференция «Геоситуационный анализ» посвященная 75-летию кафедры экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета. (Казань, 2007г.)

• Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы современной гидрометеорологии и геоэкологии». (Ростов-на-Дону, 2007г.).

• VII научно-практическая конференция «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан». (Казань, 2007).

• Всероссийская научная Конференция "Природно-ресурсный потенциал Республики Татарстан и сопредельных территорий" (Казань, 2007).

Результаты докладывалась также на семинаре в Институте метеорологии им. Макса Планка в Гамбурге (Германия), где автор проходил стажировку (2003 год), на семинаре метеослужб Евросоюза (2005 год) в Нюрнберге (Германия) и на заседании группы Экспертов ВМО по верификации прогнозов (Токио, 2005г).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 58 научных работ. В том числе 14 работ опубликовано в журналах, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций, а шесть работ являются коллективными монографиями, из них в четырех соискатель является первым автором.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы 327 л., иллюстраций 110, таблиц 24, библиография насчитывает 152 источника.

В первой главе кратко описывается состояние исследований по проблеме изменений климата, исходные данные для исследований изменений климата, результаты анализа длительности, полноты и пространственного распределения существующей сети метеорологических станций Земли в разные годы. Описаны методы обработки данных как стандартные, так и оригинальные, предложенные автором. К последним относятся метод объективной классификации сезонной структуры трендов, метод выделения ритмов во временных рядах, предложен индекс для оценки тепловой сезонной инерционности атмосферы.

Описаны универсальные методы оценки достоверности результатов, использованных в нескольких последующих главах. Приводятся пояснения по принятой в работе терминологии различных состояний климата, которая еще не вполне утвердилась в научной литературе.

Во второй главе описаны результаты исследований изменения климата по сезонам и регионам. В первом разделе главы рассматривается изменение зонально-осредненных сезонных аномалий температуры воздуха над континентами и аномалий температуры поверхности океана. Рассматривается годовой ход аномалий температуры воздуха и поверхности океана на различных временных отрезках ряда более чем за столетнюю историю наблюдений. Выполнено сопоставление сезонных аномалий температуры воздуха и поверхности океана в связи с изменениями климата. Показаны согласованные изменения сезонных аномалий температуры поверхности океана и температуры воздуха над континентами с конца XIX века до середины 1970-х годов, а в последующие годы выявлено их рассогласование, совпавшее с началом второго глобального потепления.

Далее выполнен расчет трендов температуры по станциям Земли, построены карты трендов и подробно изучено пространственное распределение трендов температуры по четырем сезонам и за год. Многолетние тренды температуры, вычисленные отдельно для каждого

20 месяца, послужили основой для анализа годового хода трендов температуры на каждой из 11000 станции.

Величина изменений регионального климата зависят от высоты станции над уровнем моря (обширные возвышенности и горные плато) и пространственной ориентации горных массивов на пути движения воздушных масс. В разных сезонах года влияние рельефа на изменения климата может проявляться с разным знаком. Характер сезонных и региональных различий влияния рельефа на изменения климата согласуется с известными представлениями об атмосферной циркуляции как одним из факторов формирования регионального климата.

Методом объективной классификации обобщены результаты анализа всей информации о трендах температуры на континентах. Выявлена характерная структура годового хода трендов температуры воздуха в каждом регионе Земли. Выявлены регионы с наибольшими сезонными трендами.

Приведены карты изменений пространственной и временной изменчивости климата.

Приведены примеры практического использования результатов исследований при подготовке климатических справочников.

Третья глава посвящена выделению факторов современных изменений климата на основе анализа результатов наблюдений и проведения специальных статистических экспериментов. В начале главы показано распределение радиационного баланса нижней атмосферы в зависимости от сезона года и географической широты и сформулировано утверждение о том, что парниковый эффект по определению должен проявляться наиболее заметно в таких условиях, при которых радиационный баланс близок к нулю или отрицательный. Далее проводится совместный анализ изменения радиационного баланса и трендов температуры в зависимости от географической широты и от сезона года при облачных и сухих безоблачных условиях в атмосфере. Приведены подтверждения наличия в рядах

21 температуры радиационной (парниковой) трендовой составляющей в безоблачной сухой атмосфере. Отдельно оценена роль облачности в формировании трендов температуры и естественных ритмических изменений климата, накладывающихся на парниковый эффект.

На основе авторского индекса тепловой сезонной инерционности атмосферы выполнен анализ многолетнего изменения крупномасштабного теплового взаимодействия атмосферы и океана (изменения континентальности климата). Показано многолетнее продолжающееся ослабление теплового взаимодействия атмосферы с океаном, которое ослабило демпфирующую роль океана и уменьшило инерционность изменений климата. В свою очередь это привело к более интенсивному антропогенному потеплению за счет ранее накопленных парниковых газов и к усилению изменчивости климата.

В четвертой главе описаны исследования по оценке точности трех наиболее известных динамических полных моделей климата. Кратко показаны основные принципы построения этих моделей и выделены неопределенности, заложенные в эти модели, которые создают базу для неуверенности полученных на их основе результатов. Такие неопределенности заложены во все существующие модели климата и отражают общий уровень наших знаний о сложных глубинных процессах в климатической системе.

Получены оценки точности моделей при обобщении по Северному полушарию, по России и по отдельной станции на примере Москвы. Испытаны варианты совместного использования трех моделей. Описано географическое распределение ошибок каждой из моделей. Показано, что использование этих моделей на региональном уровне приводит к большим неточностям.

В пятой главе предлагается авторская статистическая модель климата, основанная на выявлении и экстраполяции ритмов в атмосфере. Построение этой модели стало возможным после исследований сезонных особенностей формирования ритмов, которые описаны в начале главы. Отладка модели описана на примере сезонных прогнозов с годовой заблаговременностью. Приведены авторские оценки успешной применимости этих прогнозов на территории России. Развитие этого метода позволило прогнозировать обобщенные по площади оценки погодичных изменений климата на предстоящие 15-20 лет лучше известных динамических моделей. Показано, что наилучшие результаты в прогнозе погодичного климата достигаются в статистической модели на основе ритмов с использованием в ней данных о трендах из динамических полных моделей климата.

На основе совместного использования статистической и динамических моделей климата составлен и описан прогноз климата Северного полушария до 2025 года. Выделены годы ожидаемых наиболее интенсивных отклонений от положительного тренда температуры.

В заключении перечислены основные результаты диссертации, приведен перечень публикаций соискателя по теме диссертационной работы.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Шерстюков, Борис Георгиевич

5.5. Выводы по главе 5

1. Многолетние изменения температуры воздуха имеют особенность независимого по сезонам формирования ритмов

2. Авторская методика выделения долгопериодных ритмов в температуре воздуха по отдельным сезонам позволяет удовлетворительно описывать предстоящие изменения климата на период до 20 лет

3. Наилучшие результаты в описании предстоящего климата с заблаговременностью до 20 лет дает авторская совместная статистическая модель климата на основе ритмов, выявленных по фактическим данным на независимом материале, и трендов,

295

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Шерстюков, Борис Георгиевич, Обнинск

1. Астрономический ежегодник./Под ред. В.К.Абалакин,

2. B.И.Валяев, Н.И.Глебова, М.В.Лукашова, В.И.Скрипниченко. -Санкт-Петербург, 1998. -729с.

3. Багров H.A. Статистические долгосрочные прогнозы. -Пятьдесят лет Центру гидрометеорологических прогнозов. -Л. :Гидрометеоиздат, 1979. -С.61-66

4. Байдал М.Х. Колебания климата Кустанайской области в XX столетии.-Ленинград: Гидрометеоиздат, 1971. -154с. Белов A.A., Минина Е.Л. Глобальные изменения природной среды и климата и Мировой океан // Вестник РАН. 1999. -Т.69, N 9. - С.834-838

5. Блинова E.H. Гидродинамическая теория климата и долгосрочного прогноза погоды. //ДАН СССР. -1961. -№3.1. C.571-574

6. Блинова E.H. Развитие гидродинамической теории идолгосрочного прогноза погоды. Пятьдесят лет Центру гидрометеорологических прогнозов. -Л.:Гидрометеоиздат, 1979. -С.43-60.

7. Гандин Л.С. Каган Р.Л. Статистические методы интерпретации метеорологических данных. -Л.:Гидрометеоиздат, 1976. -356с. Гилл А. Динамика атмосферы и океана: В 2 т. -М : Мир, 1986. T.I. 397 е.; 1.2 415 с.

8. Гире A.A. Многолетние колебания атмосферной циркуляции и долгосрочные гидрометеорологические прогнозы. Л.Гидрометеоиздат, 1971,280с

9. Гире А. А Особенности внутригодовых преобразований макросиноптических процессов в различных циркуляционных эпохах. //Труды ААНИИ. -963. -т.255. -С.47-85.

10. Гире A.A. Макроциркуляционный метод долгосрочных метеорологических прогнозов. -Л.:Гидрометеоиздат, 1974, -485с.

11. Гире A.A., Кондратович К.В. Методы долгосрочных прогнозов погоды. -Л.:Гидрометеоиздат, 1978. -342с.

12. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Оценка климатического отклика на изменение концентрации тепличных газов по данным наблюдений за приземной температурой воздуха на территории России // Известия РАН. "Физика атмосферы и океана". -1999. -№ 6. т.35. -С.742-749.

13. Груза Г.В., Рейтенбах Р.Г. О применении принципа аналогичности в исследовании предсказуемости атмосферных процессов и в решении задачи прогноза. //Метеорология и гидрология. -1973. -№11. -С.22-31.

14. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Вероятностные метеорологические прогнозы . -М. Гидрометеоиздат, 1983, -271с

15. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата. //Метеорология и гидрология. -2004. -№4. -С.50-66.

16. Догановский A.M., Малинин В.Н. Гидросфера Земли. -СПб.:Гидрометеоиздат, 2004. -631с.

17. Дзедзеевский Б.Л. Общая циркуляция атмосферы и климат -М.:Наука, 1975. -285с.

18. Доронин Ю.П. Тепловое взаимодействие атмосферы и гидросферы в Арктике. Л. Гидрометеоиздат, 1969.

19. Дубов A.C., Малевский-Малевич С П., Карачев В.И. Об энергетическом балансе поверхности океана. -Труды ДВНИГМИ, 1975, вып.56, с.167-177.

20. Дроздов O.A., Васильев В.А., КобышеваН.В., Раевский А.Н., Смекалова Л.К., Школьный Б.П. Климатология. -Гидрометеоиздат 1989, -567с

21. Заявление ВМО о состоянии глобального климата в 2004г.1. ВМО, № 983 , 2005, 14р,http ://www.wmo. ch/web/wcp/wcpprog.htm

22. Зверев Н.И. Долгосрочный прогноз интенсивности зональнойциркуляции атмосферы. Труды ЦИП, 1966,вып.153

23. Изменение климата, 2001г. Обобщенный доклад. Вкладрабочих групп I, П и III в подготовку Третьего доклада обоценке Межправительственной группы экспертов поизменению климата. Под ред. Р.Т.Уотсона. -ВМО, ЮНЕП, 2001,-215с.

24. Кац A.JI. Необычайное лето 1972года. -Л.Гидрометеоиздат, 1973.-58с

25. Кац А.Л. Сезонные изменения общей циркуляции атмосферы и долгосрочные прогнозы погоды. -Л.Гидрометеоиздат, 1960. -270с.

26. Кац А.Л. Циркуляция в стратосфере и мезосфере. -Л.:Гидрометеоиздат, 1968. -204с.

27. Кислов A.B. Климатическая система и изменения климата. //География, общество, окружающая среда. Том 6. Динамика и взаимодействие атмосферы и гидросферы. -М.:«Городец», 2004. -С.21-97.

28. Кислов A.B. Климат Земли и его изменения. //Современные глобальные изменения природной среды, т.1. М.".Научный мир. -2005. 88-209с.

29. Кислов A.B. Климат в прошлом, настоящем и будущем. -М.: МАИК «Наука/Интерпериодика». -2001. -351с.

30. Клименко В.В., Клименко A.B., Снытин С.Ю., Федоров М.В. // Теплоэнергетика. -1994. -№1. -С.5-11.

31. Котляков В.М. Глобальные изменения климата: антропогенное влияние или естественные вариации? //Экология и жизнь. -2001. -N 1. -С.44-47.

32. Кравцов Ю.А. Земля как самоорганизующаяся климато-экологическая система //Соросовский Образовательный Журнал. -1995. -№ 1. -С. 82-87.

33. Лаппо С. С. К вопросу о причинах адвекции тепла на север через экватор в Атлантическом океане //Исслед. процессов взаимодействия океана и атмосферы. -1984. -С.125-129

34. Ларин И.К. "Химия парникового эффекта" // Химия и жизнь, -№7-8, -2001. С.46-51

35. Лоренц Э.Н. Природа и теория общей циркуляции атмосферы. -Л. .Гидрометеоиздат, 1968. -204с.

36. Лосев К.С. Климат : вчера, сегодня. и завтра? -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -173с.

37. Мелешко В.П., Гаврилина В.М., Матюгин В.А., Мирвис В.М., Пичугин Ю.А., Вавулин C.B. Об использовании гидродинамической модели общей циркуляции атмосферы ГГО в задаче метеорологического прогноза на месяц. // Труды ГГО. -2001. -Вып.550. -С. 127-154.

38. Монин A.C.Фундаментальные следствия взаимодействия атмосферы и океана. //Изв. А H СССР. Физика атмосферы и океана. -1969. -№11. -С.1102-1113

39. Мохов И.И. Диагностика структуры климатической системы. -С.Петербург: Гидрометеоиздат, 1993. -269с.

40. Мультановский Б.П. Основные положения синоптическогометода долгосрочных прогнозов погоды. 4.1. -М.:ЦУЕГМС, 1933. -180с.

41. Павлов A.B. Закономерности формирования криолитозоны при современных изменениях климата // Известия РАН, серия географическая. -1997. -N 4. -С. 61-73.

42. Пагава С.Т. Синоптический метод месячных прогнозов погоды. Труды ЦИП, 1948, вып.5, с.3-27

43. Пальмен Э. Ньтон Ч. Циркуляционные системы атмосферы: Пер. с англ. -Л.:Гидрометеоиздат, 1973. -614с.

44. Пановский Г.А., Браер Г.В. Статистические методы в метеорологии. Л.:Гидрометеоиздат, 1972. -209с

45. Педь Д.А. Развитие метода и ближайшие задачи исследователей, работающих в области сезонных прогнозов. Пятьдесят лет Центру гидрометеорологических прогнозов, -Л.Гидрометеоиздат, 1979. -С.67-71

46. Педь Д.А.,Садоков Б.П. К составлению прогнозов аномалий средней месячной температуры воздуха с месячной заблаговременностью. //Метеорология и гидрология. -1996. -N1. -С.23-26.

47. Переведенцев Ю.П. Теория климата. -Казань:Изд. КГУ, 2004, -318с.

48. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Шанталинский K.M., Наумов Э.П., Тудрий В.Д. Современные глобальные и региональные изменения окружающей среды.

49. Казань:УНИПРЕСС, 1999. -96с

50. Перри А.Х., Уокер Дж.М. Система океан-атмосфера, Л., Гидрометеоиздат 1979, 194с.

51. Пичугин Ю.А., Мелешко В.П., Матюгин В.А., Гаврилина В.М. Гидродинамические долгосрочные прогнозы погоды поансамблю начальных состояний.//Метеорология и гидрология. -1998.-N2. -С.5-15.

52. Покровская Т. В. Синоптико-климатологические и геофизические долгосрочные прогнозы погоды. -Л.:Гидрометеоиздат, 1969. -250с.

53. Ранькова Э. Я., Груза Г. В. Индикаторы изменений климата России. //Метеорология и гидрология. -1998. -№1. -С. 5-18

54. Ранькова Э. Я., Груза Г. В. Индикаторы изменений климата России. //Метеорология и гидрология. -1998. -№1. -С. 5-18

55. Садоков В. П. Развитие методов прогнозов циркуляционного и термического режима атмосферы на месяц с учетом крупномасштабных гидрометеорологических объектов северного полушария . //Тр. ГМЦ РФ. 2000. - № 333. - С. 3-7

56. Садоков В. П., Вильфанд Р. М. Новые результаты в разработке статистических методов долгосрочных прогнозов погоды и технология их выпуска . 70 лет Гидрометцентру России. //Сб. научных трудов ГМЦ РФ. С.-Петербург, 1999. - С. 134-140.

57. Свинухов Г. В. Синоптико-статистические методы долгосрочных прогнозов погоды на дальнем Востоке. -Л.: Гидрометеоиздат, -1977. -167с.

58. Севастьянов В.В., Севастьянова Л.М. Современные изменения климата на юге Сибири. //Шестое Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу. 14-16 сентября 2005г, -Томск 2005, с.65-69

59. Семенов В.Г. Влияние Атлантического океана на режим температуры и осадков на ETC. -Л. .Гидрометеоиздат, 1960. -148с.

60. Сидоренков Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли. -М.:Физматлит. -2002. -380с

61. Справочник по климату СССР. Многолетние данные. -Л: Гидрометеоиздат. -Годы издания 1965-1968 гг., отдельные выпуски по территориям УГМС

62. Угрюмов А.И. Крутянская А.И. Просекина Г.М. Об учете температуры поверхности океана при составлении месячных прогнозов погоды по Северной Атлантике. //Метеорология и гидрология. -1973. -№5. -С.28-34

63. Угрюмов А.И. О крупномасштабных колебаниях температуры поверхности воды в Северной Атлантике. //Метеорология и гидрология. -1973. -№5. -С. 12-22

64. Хандожко Л.А. Метеоролгическое обеспечение народного хозяйства. -Л.:Гидрометеоиздат, 1981. -231с.

65. Шерстюков Б.Г. Долгосрочный прогноз месячной и сезонной температуры воздуха с учетом периодической нестационарности. -Метеорология и гидрология. -2007. -№9, с. 14-26.

66. Шерстюков Б.Г., Разуваев В.Н., Ефимов А.И., Булыгина О.Н., Коршунова Н.Н.,Апасова Е.Г.,Анурова Л.Г., Шуруева Л.В. Климат Самарской области и его характеристики для климатозависимых отраслей экономики. -Самара: «Артель», 2006. -167с.

67. Б.Г.Шерстюков, В.Н.Разуваев, В.В.Соколов, С.Э.Дринев, О.Н.Булыгина, Н.Н.Коршунова, Е.Г.Апасова, Л.В.Филина, А.А.Оськин

68. Arrhenius S. On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground, Philosophical Magazine v.41,1896, p.237-249

69. Barnston AG. 1994. Linear statistical short-term climate predictive skill in the Northern Hemisphere. Journal of Climate 7: 1513-1564

70. Birchfield E.G., Wang H„ Rich J.J. // Journal of Geophysical Reseach. -1994. -Vol. 99(C6). -p.12459-12470.

71. Boer, G.J., N.A. McFarlane, and M. Lazare. Greenhouse Gas-induced Climate Change Simulated with the CCC Second-Generation General Circulation Model. //Journal of Climate. -1992. -v.5. -p.1045-1077

72. Casey TM. Assessment of a seasonal forecast model.// Australian Meteorological Magazine. -1998. -v.47. p.103-111

73. Christensen J.H. Christensen O.B.Severe summertime flooding in Europe. //Nature. -2003. -V.421. -p.805

74. Colman A, Davey MK. 1999. Prediction of summer temperature, rainfall and pressure in Europe from preceding winter North Atlantic ocean temperature. //International Journal of Climatology, -v. 19. -p.513-536

75. Corti S., Molteni F., Palmer T.N. // Nature. -1999. -V.398. -№6730. -P.799-802

76. Currie RG. Luni-solar 18.6- and 10-11-year solar cycle signals in South African rainfall. //International Journal of Climatology. -1993. -v.13. -p.237-256

77. Delecluse P, Davey MK, Kitamura Y, Philander SGH, Suarez M, Bengtsson L. Coupled general circulation modeling of the tropical

78. Pacific. //Journal of Geophysical Research. -1998. v. 103. -pl4357-14373

79. Goddard L., Mason S. Sensitivity of seasonal climate forecasts to persisted SST anomalies. //Climate Dynamic. -2002. -v.19. p. 619632.

80. Goddard L., Mason S., Zebiak S., Ropelewski C, Basher R, Cane M., Current approaches to seasonal to interannual climate predictions. //International Journal of Climatology. -2001. -V. 21.p.1111-1152

81. Gruza G., Rankova E., Razuvaev V., and Bulygina O., Indicators of climate change for the Russian Federation. //Climate Change. -1999. -V. 42. -p. 219-242

82. Haeberli W.Glacier fluctuations climate change detection -operational element of a worldwide monitoring strategy/ Bull.WMO. v.44. 1995. p.23-31

83. IPCC 1996: Climate change. The science of climatic change / Eds. Houghton J.T. e.a. Cambridge.:Camb. Univ. Press., 1996. 572 p.

84. Johansson A, Baraston AG, Saha S, van den Dool HM. On the level of forecast skill in northern Europe. //Journal of Atmospheric Science. -1998. -v.55, p. 103-127.

85. Jones, P.D., New, M., Parker, D.E., Martin, S. and Rigor, I.G., Surface air temperature and its variations over the last 150 years. //Reviews of Geophysics. -1999. -v.37. -p. 73-199

86. Karl T.R. Global warming: evidence for asymmetric diurnal temperature change. // Geophysical Research Letters. -1991. -№18. -p.2253-2256

87. Landman WA, Mason SJ, Tyson PD, Tennant WJ. Retro-active skill of multi-tiered forecasts of summer rainfall over southern Africa. //International Journal of Climatology. -2001. -v.21. p. 1-19.

88. Larow TE, Krishnamurti TN. Initial conditions and ENSO prediction using a coupled ocean-atmosphere model. //Tellus. -1998. -v.50. -p.76-94.

89. Latif M, Grotzner A. The equatorial Atlantic oscillation and its response to ENSO. //Climate Dynamics. -2000. -v. 16. -p.213-218

90. Lloyd-Hughe B.S.,Saunders M.A. F drought climatology for Europe. //International Journal of Climatology. -2002. -v.22. -p.1571-1592

91. Manabe S., Wetherald R. Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity. //Journal of the Atmospheric Sciences. -1967. -v.24. -p.241-259.

92. Mason S., Goddard L, 2001: Probabilistic precipitation anomalies associated with ENSO. //Bulletin of the American Meteorological Society. -V.82. p.619-638

93. Mason SJ, Tyson PD. 2000. The occurrence and predictability of droughts over southern Africa. In Drought. Volume I: A Global Assessment, Wilhite DA(ed.). -New York.Routledge. -p. 113-134

94. Matt Menne.Global Long-term Mean Land and Sea Surface Temperatures.http ://www. ncdc. noaa. go v/oa/climate/research/anomalies/anomalies .html

95. Mureau R, Molteni F, Palmer TN. Ensemble prediction using dynamically-conditioned perturbations. //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. -1993. -v.119. p.299-323.

96. Murphy JM. The impact of ensemble forecasts on predictability. //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. -1988. -114.-p.463-494

97. Mutai CC, Ward MN, Colman AW. Towards the prediction of the East Africa short rains based on sea-surface temperature-atmosphere coupling. //International Journal of Climatology. -1998. -v.18. -p.975-997

98. Oechel W.C.,Hastings S.Y. e.a. Resent change in Arctic tundra ecosystems from a carbon sink to a source. -Nature. -1993. -v.361, -p.520-523

99. Oechel, W.C., Grant, R.F. and Ping C. Carbon balance of coastal arctic tundra under changing climate. //Global Change Biology. -2002. -v.9. p.16-36.

100. Palmer TN, Anderson DLT. The prospects for seasonal forecasting. //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. -1994. -v.120. -p.755-793.

101. Palmer TN, Brankovic C, Richardson DS. A probability and decision-model analysis of PROVOST seasonal multi-model ensemble integrations. //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. -2000. -126. p.2013-2033.

102. Penland C, Matrovosa L. Prediction of tropical Atlantic sea surface temperatures using linear inverse modeling. //Journal of Climate. -1998.-v.ll. -p.483-496.

103. Pielke RA. Climate prediction as an initial value problem. //Bulletin of the American Meteorological Society. -1998. -v. 79. -p.2743-2746

104. Shabbar A, Barnston AG. Skill of seasonal climate forecasts in Canada using canonical correlation analysis. //Monthly Weather Review. -1996. -v. 124. -p.2370-2385

105. Shukla J. Dynamical predictability of monthly means. //Journal of Atmospheric Science. -1981. -v.38. -p.2547-2572

106. Smith, T.M., and R.W. Reynolds. Extended Reconstruction of

107. Global Sea Surface Temperatures Based on CO ADS Data (18541997). //Journal of Climate. -2003. -v. 16. p.1495-1510

108. Smith, T.M., and R.W. Reynolds. Improved Extended Reconstruction of SST (1854-1997). //Journal of Climate. -2004. -v.17. p.2466-2477

109. Tett S.F.B., Stott P.S., Allen M.R., Ingram W.J., Mitchell J.F.B. // Nature. -1999. -V.399. -№6736. -P.569-572

110. Thiaw W, Barnston AG, Kumar V. Predictions of African rainfall on the seasonal timescale. Journal of Geophysical Research. -1999. -v.104. -p.31589-31597

111. Thompson PD. Uncertainty of initial state as a factor in the predictability of large-scale atmospheric flow patterns. //Tellus. -1957. -v.9. -p.275-295

112. Tyson PD, Dyer TGJ. The predicted above-normal rainfall of the seventies and the likelihood of droughts in the eighties in South Africa. //South African Journal of Science. -1978. -v.74. -p.372-377

113. Tyson PD, Dyer TGJ. The likelihood of droughts in the eighties in South Africa. //South African Journal of Science. -1980. -v.76. p.340-341

114. Uvo CB, Repelli CA, Zebiak SE, Kushnir Y. The relationships between tropical Pacific and Atlantic SST and northeast Brazil monthly precipitation. //Journal of Climate. -1998. -v. 13. -p.287-293

115. Ward NM, Folland CK. Prediction of seasonal rainfall in the north Nordeste of Brazil using eigenvectors of sea-surface temperatures. //International Journal of Climatology. -1991. —v.l 1. p.711-743.

116. White WB. Influence of the Antarctic circumpolar wave on Australia precipitation from 1958-1997. //Journal of Climate. -2000. -v.13. -p.2125-2141327

Информация о работе

Шерстюков, Борис Георгиевич
доктора географических наук
Обнинск, 2007
ВАК 25.00.30

Диссертация

Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы