Человеческие и естественные факторы изменения климата

Изменения концентрации в атмосфере парниковых газов и аэрозолей, изменения солнечной радиации и свойств земной поверхности меняют энергетический баланс климатической системы. Эти изменения выражаются термином «радиационное воздействие»,^[2] которое используется для сравнения того, как в силу целого ряда человеческих и естественных факторов на глобальный климат оказывается нагревающее или охлаждающее влияние. С момента выпуска ТДО новые наблюдения и соответствующее моделирование парниковых газов, солнечной активности, свойств земной поверхности и некоторых особенностей аэрозолей привели к улучшению количественных оценок радиационного воздействия.

Глобальные концентрации углекислого газа, метана и закиси азота в атмосфере заметно повысились в результате деятельности человека с 1750 года и сейчас далеко превосходят допромышленные значения, определенные по кернам льда, охватывающим многие тысячи лет (см. рис. SPM.1). Глобальное повышение концентрации углекислого газа обусловлено в основном использованием ископаемых видов топлива и изменениями в землепользовании, а повышение концентрации метана и закиси азота вызвано преимущественно сельским хозяйством. {2.3, 6.4, 7.3}

Изменение концентрации парниковых газов по данным кернов льда и по современным данным

Рис. SPM.1. Концентрации в атмосфере углекислого газа, метана и закиси азота за последние 10 тыс. лет (большие панели) и с 1750 г. (врезки). Измерения сделаны по кернам льда (для разных исследований - символы разного цвета) и по атмосферным пробам (красные линии). Соответствующие радиационные воздействия показаны на правой оси больших панелей. {Рис. 6.4}

• Углекислый газ – самый важный антропогенный парниковый газ (см. рис. SPM.2). Глобальная концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась с 280 ppm в доиндустриальную эпоху до 379 ppm^[3] в 2005 году. В 2005 году концентрация углекислого газа в атмосфере значительно превышает естественный диапазон за последние 650 тыс. лет (180-300 ppm), определенный по кернам льда. Годовые темпы роста концентрации углекислого газа за последние 10 лет (средний темп за 1995–2005 годы – 1,9 ppm в год) выше, чем с начала непрерывных прямых атмосферных измерений (среднее за 1960–2005 годы: 1,4 ppm в год), хотя по годам темпы роста и разнятся. {2.3, 7.3}
• Главный источник повышенной концентрации углекислого газа в атмосфере с доиндустриальных времен – использование ископаемых видов топлива; свой, хотя и меньший вклад, вносят также изменения в землепользовании. Объем выбросов ископаемого углекислого газа^[4] увеличился в среднем с 6,4 [6,0-6,8]5 ГтС (23,5 [22,0-25,0] ГтCO₂) в год в 1990-е годы до 7,2 [6,9-7,5] ГтС (26,4 [25,3-27,5] ГтС) в год в 2000–2005 годах (данные за 2004 и 2005 годы – предварительные оценки). Объем выбросов углекислого газа за счет изменений в землепользовании в 1990-е годы составляет, по оценкам, 1,6 [0,5-2,7] ГтC (5,9 [1,8-9,9] ГтCO₂) в год, хотя в этих оценках есть большая неопределенность. {7.3}
• Глобальная концентрация метана в атмосфере выросла с доиндустриального значения около 715 ppb до 1732 ppb в начале 1990-х годов, а в 2005 году составила 1774 ppb. Концентрация метана в атмосфере в 2005 году намного превышает естественный диапазон за последние 650 тыс. лет (320-790 ppb), определенный по кернам льда. Темпы роста с начала 1990-х годов снизились, так как общий объем выбросов (сумма антропогенных и естественных источников) за этот период был практически постоянным. Весьма вероятно,^[6] что наблюдаемый рост концентрации метана обусловлен антропогенной деятельностью, в основном сельским хозяйством и использованием ископаемых видов топлива, однако относительные вклады других типов источников определены не точно. {2.3, 7.4}
• Глобальная концентрация закиси азота в атмосфере повысилась с доиндустриального уровня, около 270 ppb, до 319 ppb в 2005 году. Темпы роста приблизительно постоянны с 1980 года. Более трети всех выбросов закиси азота носят антропогенный характер и вызваны в основном сельским хозяйством. {2.3, 7.4}

Понимание антропогенных нагревающих и охлаждающих воздействий на климат со времени публикации ТДО улучшилось, что привело к очень высокой степени достоверности^[7] в том, что глобальный средний чистый эффект деятельности человека с 1750 года – нагревание, с радиационным воздействием +1,6 [от +0,6 до +2,4] Вт/м2 (см. рис. SPM.2). {2.3, 6.5, 2.9}

Компоненты радиационного воздействия

Рис. SPM.2. Оценки и диапазоны глобального среднего радиационного воздействия (РВ) за 2005 год для антропогенного углекислого газа (CO₂), метана (CH₄), закиси азота (N₂O) и других важных веществ и механизмов, а также типичная географическая протяженность (пространственный масштаб) воздействия и оцениваемый уровень научного понимания (ОУНП). Показано также чистое антропогенное радиационное воздействие и его диапазон. Они требуют суммирования асимметричных оценок неопределенности составляющих, а простым сложением их получить нельзя. Другие факторы воздействия, здесь не показанные, имеют, как считается, очень низкий ОУНП. Вулканические аэрозоли создают дополнительное естественное воздействие, но на этом рисунке они не показаны из-за их эпизодического характера. Диапазон линейных конденсационных следов не включает другие возможные воздействия авиации на облачность. {2.9, рис. 2.20}

• Совокупное радиационное воздействие вследствие повышения концентрации углекислого газа, метана и закиси азота равно +2,30 [+2,07 - +2,53] Вт/м², и весьма вероятно, что темпы ее роста в индустриальную эпоху беспрецедентны более чем за 10 тыс. лет (см. рис. SPM.1 и SPM.2). Радиационное воздействие углекислого газа за период с 1995 до 2005 года возросло на 20%, что стало наибольшим изменением за любое десятилетие минимум за последние 200 лет. {2.3, 6.4}
• Антропогенные выбросы аэрозолей (в основном сульфата, органического углерода, сажи, нитрата и в совокупности дают охлаждающий эффект, с суммарным прямым радиационным воздействием –0,5 [–0,9 - –0,1] Вт/м2 и косвенным воздействием альбедо облаков –0,7 [–1,8 - –0,3] Вт/м². Эти воздействия сейчас поняты лучше, чем во время ТДО, благодаря более качественным измерениям в точке, со спутников и с земной поверхности, а также более всестороннему моделированию, однако они продолжают оставаться главной неопределенностью в радиационном воздействии. Аэрозоли также влияют на время жизни облаков и на количество осадков. {2.4, 2.9, 7.5}
• Значительный антропогенный вклад в радиационное воздействие дают некоторые другие источники. Изменения содержания тропосферного озона вследствие выбросов озонообразующих химикатов (оксидов азота, угарного газа, углеводородов) дает +0,35 [+0,25 - +0,65] Вт/м². Прямое радиационное воздействие вследствие изменения выбросов галоидоуглеводородов^[8] составляет +0,34 [+0,31 - +0,37] Вт/м². Изменения в альбедо поверхности вследствие изменений в землепользовании и осаждения сажи оказывают воздействие, соответственно в размере –0,2 [–0,4 - 0.0] и +0,1 [0,0 - +0,2] Вт/м². Другие факторы, воздействие которых меньше ±0,1 Вт/м², показаны на рис. SPM.2. {2.3, 2.5, 7.2}
• Изменения в потоке солнечного излучения на единицу площади с 1750 года, по оценкам, вызывают радиационное воздействие +0,12 [+0,06 - +0,30] Вт/м², что составляет менее половины оценки, данной в ТДО. {2.7}