TS.3.4 Согласованность между наблюдениями

В этом разделе изменчивость и тренды различных переменных климата, в том числе атмосферы, криосферы и океана, изучаются на предмет согласованности на основании концептуального понимания физических зависимостей между переменными. Например, повышение температуры увеличивает водоудерживающую способность атмосферы. Изменения в температуре и (или) осадках должны согласовываться с очевидными изменениями в ледниках. Согласованность между независимыми наблюдениями, проводимыми разными методами с использованием разных переменных, является ключевым тестом понимания и, следовательно, повышает степень уверенности. {3.9}

Изменения в атмосфере, криосфере и океана однозначно показывают, что земной шар нагревается {3.2, 3.9, 4.2, 4.4-4.8, 5.2, 5.5}

Потепление видно как из приземной температуры воздуха, так и из ТПМ. В обоих полушариях участки суши в последние несколько десятилетий нагревались с большей скоростью, чем океаны, что объясняется гораздо большей тепловой инерцией океанов. {3.2}

Потепление климата согласуется с наблюдаемым увеличением количества дневных экстремумов тепла, уменьшением количества дневных экстремумов холода, уменьшением количества морозных дней в средних широтах. {3.2, 3.8}

Тренды приземной температуры воздуха с 1979 года сейчас согласуются с трендами на бóльших высотах. Вероятно, что потепление в тропосфере несколько сильнее, чем у поверхности, и существует более высокая тропопауза, что согласуется с ожиданиями от базовых физических процессов и наблюдаемым повышением концентрации парниковых газов, а также с истощением стратосферного озонового слоя. {3.4, 9.4}

Изменения температуры широко согласуются с наблюдаемым почти во всем мире сокращением криосферы. Имеют место масштабные уменьшения массы и площади горных ледников. Изменения климата, связанные с потеплением, проявляются также в уменьшении площади и высоты снежного покрова, площади арктического морского льда, толщины слоя вечной мерзлоты и его температуры, площади сезонномерзлых грунтов и продолжительности периода ледостава и озер. {3.2, 3.9, 4.2–4.5, 4.7}

Наблюдения за повышением уровня моря с 1993 года совпадают с наблюдаемыми изменениями теплосодержания океана и изменениями в криосфере. В период 1993-2003 годы (когда стали доступными глобальные альтиметрические измерения) уровень моря повышался со скоростью 3,1 ± 0,7 мм/год. В этот период наблюдалось почти равновесие между наблюдаемым общим повышением уровня моря и общей убылью ледников, ледяных шапок и ледовых щитов, а также между повышением теплосодержания океана и соответствующим его расширением. Этот баланс повышает степень уверенности в том, что наблюдаемое повышение уровня моря – существенный показатель потепления. Однако на более длительный период, 1961-2003 годы, баланс уровня моря не подведен. {5.5, 3.9}

Наблюдения совпадают с физическим пониманием ожидаемой связи между водяным паром и температурой, а также с активизацией выпадения осадков в более теплом мире. Содержание водяного пара в вертикальном столбе и в верхних слоях тропосферы выросло, что дает важное подтверждение гипотезы простых физических моделей о том, что удельная влажность при потеплении растет, и представляет собой важную положительную обратную связь с изменением климата. В соответствии с растущими объемами водяного пара в атмосфере имеет место масштабное увеличение количества случаев сильных осадков и повышение вероятности наводнений на многих участках суши, даже там, где общее количество осадков уменьшается. Наблюдения за изменением солености океана дают независимое подтверждение вывода о том, что гидрологический цикл Земли изменился, причем это изменение соответствует наблюдениям, которые показывают большее количество осадков и стока рек вне тропиков и субтропиков, а также повышенный перенос пресной воды из океана в атмосферу в низких широтах. {3.3, 3.4, 3.9, 5.2}

Вставка TS.5: Экстремальные метеорологические явления

Люди, столкнувшиеся с экстремальным метеорологическим явлением (таким, как, например, крайне жаркое лето в Европе в 2003 году или сильные ливни в Мумбае, Индия, в июле 2005 года), часто спрашивают, вызвано ли оно воздействием человека на климат. Широкий круг экстремальных метеорологических явлений ожидается в большинстве регионов даже при отсутствии изменений климата, поэтому трудно связать какое либо-отдельное явление с изменением климата. В большинстве регионов инструментальные наблюдения изменчивости охватывают обычно лишь немногим более 150 лет, поэтому информация, необходимая для описания возможных экстремально редких климатических явлений, ограничена. Кроме того, для возникновения экстремального явления обычно необходимо сочетание нескольких факторов, поэтому привязывание конкретного экстремального явления к одной, конкретной причине проблематично. В некоторых случаях может быть возможно оценить антропогенный вклад в такие изменения вероятности наступления экстремальных явлений.

Тем не менее, простые статистические рассуждения показывают, что существенные изменения в частоте экстремальных явлений (и в максимальной возможности экстремального явления, например, максимальной возможности 24-часового ливня в конкретном пункте) могут быть результатом относительно небольшого сдвига в распределении метеорологической или климатической переменной.

Экстремумы – это нечастые явления в верхней и нижней частях диапазона значений конкретной переменной. Вероятность появления значений в этом диапазоне называется функцией распределения вероятностей (ФРВ), которая для некоторых переменных имеет форму, похожую на форму «нормальной» или «гауссовой» кривой (знакомая нам колоколообразная кривая). Схема такой ФРВ показана в этой вставке на рис. 1, где иллюстрируется эффект, который небольшой сдвиг (соответствующий небольшому изменению в среднем значении или центре распределения) может оказать на частоту экстремумов в любой из крайних частей распределения. Повышение частоты одного экстремума (например, количества жарких дней) часто сопровождается снижением частоты противоположного экстремума (в данном случае – количества холодных дней, например, морозов). Изменения в изменчивости или форме распределения могут усложнять эту простую картину.

Вставка TS.5, рис. 1. Схема, иллюстрирующая влияние повышения средней температуры на температурные экстремумы при нормальном температурном распределении.

Во Втором докладе МГЭИК об оценках отмечалось, что данные и анализ экстремумов, связанных с изменением климата, немногочисленны. Ко времени выхода ТДО стал возможным улучшенный мониторинг и появились более качественные данные об изменениях в экстремумах, и модели климата анализировались на предмет получения проекций экстремальных явлений. После ТДО наблюдательная основа анализа экстремумов существенно расширилась, поэтому некоторые экстремальные явления уже изучены на большинстве участков суши (например, экстремумы дневных температур и дождей). В моделировании и выпуске проекций экстремальных явлений используется все больше моделей, и комплексы моделей с разными начальными условиями (ансамбли) сейчас дают более достоверную информацию о ФРВ и экстремумах. Со времени ТДО некоторые исследования по выявлению и разъяснению причин наблюдаемых изменений климата сконцентрировались на глобальной статистике экстремальных явлений (табл. TS.4). По некоторым экстремумам (например, интенсивности тропических циклонов) все равно остаются проблемы с данными и (или) неадекватными моделями. Некоторые оценки все еще базируются на простых рассуждениях о том, как экстремумы могут изменяться с глобальным потеплением (например, потепление может привести к увеличению числа периодов волн тепла). Другие оценки основаны на качественном сходстве между наблюдаемыми и моделируемыми изменениями. Оценка вероятности антропогенных вкладов в тренды ниже для переменных в тех случаях, где она базируется на косвенных доказательствах.

Хотя количество осадков во многих районах земного шара возросло, площадь, охваченная засухой, также увеличилась. Возросли также продолжительность и интенсивность засух. Хотя региональные засухи случались и в прошлом, большие пространственные масштабы нынешних засух в значительной степени согласуются с ожидаемыми изменениями в гидрологическом цикле при потеплении. Количество водяного пара увеличивается при повышении глобальной температуры вследствие увеличения испарения там, где присутствует поверхностная влага, и это, как правило, приводит к увеличению осадков. Однако повышение континентальных температур, как ожидается, приведет к росту испарения и высыхания, что особенно важно в засушливых регионах, где количество поверхностной влаги ограничено. Изменения снежного запаса, снежного покрова, характера атмосферной циркуляции и траекторий циклонов также могут снижать количество сезонной влаги и способствовать засухе. Изменения ТПМ и связанные с ними изменения атмосферной циркуляции и осадков способствовали изменениям явления засухи, особенно в нижних широтах. В результате с 1970-х годов засуха стала более распространенной, особенно в тропиках и субтропиках. В Австралии и Европе прямые связи с глобальным потеплением прослеживаются в экстремумах высоких температур и волн тепла, которыми сопровождались недавние засухи. {3.3, 3.8, 9.5}