TS.5.2 Крупномасштабные проекции на XXI век

В этом разделе освещены достижения в понимании проекций климата глобального масштаба и процессы, которые будут влиять на их крупномасштабный характер в XXI веке. Более конкретное обсуждение изменений регионального масштаба приведено в разделе TS.5.3.

Проекции глобального среднего приземного потепления на конец XXI века (2090-2099 гг.) зависит от сценария, и на фактическое потепление будут существенно влиять фактические объемы выбросов. Потепление по сравнению с 1980-1999 гг. для шести сценариев СДСВ^[11] для постоянных концентраций (уровня 2000 года), данное в виде наилучших оценок, и соответствующие вероятные диапазоны показаны в табл. TS.6. Эти результаты основаны на МОЦАО, эмпирических ограничениях и других методах количественной оценки реакции модели (см. рис. TS.27). Сочетание множества наборов доказательств позволяет присваивать результирующим диапазонам значения вероятности, что является важным достижением по сравнению с ТДО. {10.5}

Проекции потепления на 2090-2099 гг

Рис. TS.27. (Вверху) Проекции изменений глобальной средней температуры в 2090-2099 гг. относительно 1980-1999 гг. по шести сигнальным сценариям СДСВ на основе результатов разных и независимых моделей. Многомодельное среднее значение по МОЦАО и диапазон среднего минус 40% плюс 60% показаны соответственно сплошными черными горизонтальными линиями. Неопределенности углеродного цикла оценены для сценария А2 на основе моделей Проекта сравнения сопряженных моделей углеродного цикла и климата (С4MIP) (темно-синие крестики), а для всех сигнальных сценариев – с помощью МСЗПС (светло-синие символы). Остальные символы представляют отдельные исследования (детали конкретных моделей приведены на рис. 10.29). (Внизу) Проекции повышения глобального среднего уровня моря и его компонентов в 2090-2099 гг. (по сравнению с 1980-1999 гг.) по шести сигнальным сценариям СДВС. Неопределенности означают диапазоны 5-95% на основе разброса результатов моделей и не включают неопределенности углеродного цикла. Вклады факторов выведены путем масштабирования результатов МОЦАО и расчета изменений в материковом льде по изменениям температуры (подробности см. в Приложении 10.А). Вклады факторов в совокупности дают общее повышение уровня моря, которое не включает показанный вклад динамического дисбаланса ледовых щитов, для которого текущий уровень понимания не дает возможности вывести наилучшую оценку. {Рис. 10.29 и 10.33}

Оцененные области неопределенности больше, чем данные в ТДО, потому что они учитывают более полный спектр моделей и обратных связей между климатом и углеродным циклом. Потепление обычно снижает поглощение сушей и океаном атмосферного CO₂, увеличивая долю антропогенных выбросов, которая остается в атмосфере. Например, для сценария А2 обратная связь по CO₂ увеличивает соответствующее глобальное среднее потепление в 2100 году более чем на 1°C. {7.3, 10.5}

Проекции глобального среднего повышения уровня моря на конец XXI века (2090-2099 годы) по сравнению с 1980-1999 годами по шести сигнальным сценариям СДСВ, заданное как диапазоны 5-95% на основании разброса результатов моделей, показаны в табл. TS.6. 70-75% наилучшей оценки по каждому сценарию приходится на долю теплового расширения. Усовершенствованием по сравнению с ТДО является применение МОЦАО для оценки поглощения тепла океаном и теплового расширения. Это также уменьшило проекции по сравнению с простой моделью, использованной в ТДО. Во всех сигнальных сценариях СДСВ, кроме В1, средние темпы повышения уровня моря в XXI веке, весьма вероятно, превышают средние темпы за 1961-2003 годы (1,8±0,5 мм/год). Для средней модели разброс повышения уровня моря по сценариям к середине столетия составляет лишь 0,02 м, но к концу столетия – 0,15 м. Эти диапазоны не включают неопределенности в обратных связях углеродного цикла и процессах потока льда, потому что основы для этого в опубликованной литературе нет. {10.6, 10.7}

Для каждого сценария средняя точка приведенного здесь диапазона находится в пределах 10% от среднего значения по моделям, приведенного в ТДО на 2090-2099 годы, с учетом того, что в ТДО проекции были даны на 2100 год, а в данном докладе – на 2090-2099 гг. Неопределенность в этих проекциях меньше, чем в ТДО, по нескольким причинам: неопределенность в моделях материкового льда считается не зависящей от неопределенности в прогнозах температуры и расширения; улучшенные наблюдения за недавней потерей массы ледников дают лучшее эмпирическое ограничение; и в настоящем докладе неопределенности заданы как диапазоны 5-95%, что эквивалентно ±1,65 среднеквадратичным отклонениям, тогда как в ТДО были заданы области неопределенности с ±2 среднеквадратичными отклонениями. В ТДО диапазоны проекций уровня моря были бы аналогичны приведенным в данном докладе, если бы неопределенности трактовались в ТДО таким же образом. {10.6, 10.7}

Изменения в криосфере будут продолжать влиять на повышение уровня моря в XXI веке. Ледники, ледяные шапки и Гренландский ледовый щит, согласно проекциям, в XXI веке потеряют в массе, так как усиленное таяние превысит усиленные снегопады. Текущие модели показывают, что Антарктический ледовый щит останется слишком холодным для повсеместного таяния и, возможно, в будущем наберет в массе благодаря усиленным снегопадам, вследствие чего уровень моря понизится. Вместе с тем, изменения в динамике льда могли бы увеличить вклад и Гренландии, и Антарктиды в повышение уровня моря в XXI веке. Недавние наблюдения за некоторыми гренландскими выводными ледниками дают убедительное доказательство усиленного движения при удалении шельфовых ледников. Проведенные в западно-центральной части Гренландии наблюдения за сезонными колебаниями в скорости движения льда и за корреляцией с колебаниями летней температуры показывают, что поверхностная талая вода может попасть в подледниковую дренажную систему, смазывающую поток льда. Благодаря обоим этим механизмам более интенсивное поверхностное таяние в XXI веке могло бы вызвать ускорение движения и вывода льда и увеличить вклад в повышение уровня моря. В некоторых частях Западной Антарктиды значительное ускорение движения льда недавно уже имело место, что, возможно, было вызвано утончением шельфовых ледников вследствие потепления океана. Хотя формально это не было отнесено на счет антропогенного изменения климата вследствие парниковых газов, это показывает, что будущее потепление может вызвать более быструю потерю массы и повышение уровня моря. Количественные проекции этого явления невозможно сделать с уверенностью. Если бы последнее наблюдаемое повышение скорости вывода льда с Гренландского и Антарктического ледового щитов линейно зависело от повышения глобальной средней температуры, это увеличило бы верхний предел повышения уровня моря на 0,1-0,2 м. Понимание этих эффектов слишком ограничено для того, чтобы оценить их правдоподобие или дать наилучшую оценку. {4.6, 10.6}

Многие из глобальных и региональных режимов температуры и осадков, заметных в проекциях ТДО, остаются в новом поколении моделей и во всех ансамблевых результатах (см. рис. TS.28). в устойчивости этих режимов укрепляется тем, что они остались в основном без изменений, в то время как общие результаты моделей улучшились (вставка TS.7). Это повышает степень уверенности в том, что эти режимы отражают основные физические ограничения на климатическую систему по мере ее потепления. {8.3–8.5, 10.3, 11.2–11.9}

Проекции изменений температуры в XXI веке везде положительно. Сильнее всего они над сушей и в самых высоких широтах северного полушария в зимнее время, и повышение распространяется от берегов в середину континентов. В районах, которые в остальных географических аспектах схожи, потепление, как правило, сильнее в сухих регионах, чем во влажных. {10.3, 11.2–11.9}

Над Южным океаном и частично северным районом Атлантического океана потепление, наоборот, минимально. Температуры, согласно проекциям, повысятся, в том числе над Северной Атлантикой и Европой, несмотря на проецируемое замедление меридиональной опрокидывающей циркуляции (МОЦ) в большинстве моделей, вследствие намного большего влияния повышения концентрации парниковых газов. Проецируемый режим изменения зональных средних температур в атмосфере отражает максимальное потепление в верхних слоях тропической тропосферы и похолодание в стратосфере. Дальнейшее зональное среднее потепление в океане ожидается прежде всего у поверхности и в северных средних широтах, причем потепление будет достигать внутренних слоев океана, что будет наиболее очевидно в высоких широтах, где наибольшее вертикальное перемешивание. Проецируемый режим изменения очень похож у всех случаев для прошлого столетия, независимо от сценария. Средние зональные поля, нормализованные средним потеплением, очень похожи для всех изученных сценариев (см. рис. TS.28). {10.3}

Проекции приземных температур

Рис. TS.28. Проекции изменений приземных температур на начало и конец XXI века относительно периода 1980-1999 гг. В центральной и правой частях показаны многомодельные средние прогнозы по МОЦАО (°C) для сценариев СДСВ В1 (вверху), А1В (в середине) и А2 (внизу), усредненные по десятилетиям 2020-2029 гг. (в центре) и 2090-2099 гг. (справа). В левой части показаны соответствующие неопределенности как относительные вероятности оценки глобального среднего потепления по нескольким разным исследованиям на основе МОЦАО и МСЗПС на те же периоды. Некоторые исследования дают результаты только для комплекта сценариев СДСВ или для разных вариантов моделей. Поэтому разница в количестве кривых, показанных в левой части, обусловлена только разницей в наличии результатов. {Адаптировано из рис. 10.8 и 10.28}

Весьма вероятно, что Атлантическая МОЦ в течение XXI века замедлится. Многомодельное среднее уменьшение к 2100 году составляет 25% (диапазон от нуля до приблизительно 50%) для сценария выбросов СДСВ А1В. Температуры в Атлантическом регионе, согласно проекциям, повысятся, несмотря на изменения вследствие намного более сильного потепления, связанного с проецируемым ростом концентрации парниковых газов. Проецируемое уменьшение Атлантической МОЦ обусловлено совокупными эффектами повышения высокоширотных температур и количества осадков, которые уменьшают плотность поверхностных вод в Северной Атлантике. Это могло бы привести к значительному сокращению образования воды в Лабрадорском море. Очень немногие исследования МОЦАО учитывают влияние дополнительного количества пресной воды, создаваемого таянием Гренландского ледового щита, а те, которые учитывают, не позволяют считать, что это приведет к полной остановке МОЦ. В целом весьма вероятно, что МОЦ сократится, но весьма маловероятно, что МОЦ подвергнется значительному резкому переходу в течение XXI века. Долгосрочные изменения в МОЦ невозможно оценить с уверенностью. {8.7, 10.3}

Модели показывают, что повышение уровня моря в XXI веке не будет географически однородным. По сценарию А1В для 2070-2099 годов МОЦАО дают среднее пространственное квадратичное отклонение 0,08 м, что составляет около 25% центральной оценки глобального среднего повышения уровня моря. Географические профили будущего изменения уровня моря вытекают главным образом из изменений в распределении тепла и солености в океане и последующих изменений в океанической циркуляции. Проекции профилей демонстрируют больше подобия во всех моделях, чем те, которые анализировались в ТДО. Общие особенности – это меньшее, чем среднее, повышение уровня моря в Арктике и узкая полоса выраженного повышения уровня моря, тянущаяся через южную часть Атлантического и Индийского океанов. {10.6}

Прогнозы изменений в экстремальных явлениях, таких как частота волн тепла, лучше описаны количественно, чем в ТДО, благодаря повышению качества моделей и лучшей оценке разброса моделей на основе многомодельных ансамблей. В ТДО был сделан вывод о том, что существует риск повышенных температурных экстремумов и в будущем климате увеличится частота случаев экстремальной жары. Этот результат был подтвержден и расширен в более новых исследованиях. Будущее повышение температурных экстремумов, по прогнозам, будет следовать за повышением средней температуры над большей частью планеты, кроме районов, где свойства поверхности (например, снежный покров или влажность почвы) изменяются. Многомодельный анализ на основе 14 моделей для трех сценариев исследовал изменения в экстремальных сезонных (ДЯФ и ИИА) температурах, где «экстремальная» определяется как лежащая над 95-м процентилем моделированного распределения температур на ХХ век. К концу XXI века проецируемая вероятность экстремально теплых сезонов во многих тропических районах превысит уровень 90%, а в других местах составит около 40%. В некоторых последних исследованиях рассматриваются возможные будущие изменения в периодах волн тепла и установлено, что в климате будущего волны тепла станут более интенсивными, длительными и частыми. Моделирование периодов волн тепла на основе восьмичленного многомодельного ансамбля предполагало, что такие периоды во второй половине ХХ века усилились и, по прогнозам, усилятся в глобальном масштабе и над большинством регионов. {8.5, 10.3}

Для будущего более теплого климата модели проецируют снижение частоты вторжений холодных воздушных масс в большинстве районов северного полушария в зимнее время на 50-100% по сравнению с нынешней ситуацией. Результаты моделирования с помощью девятичленного многомодельного ансамбля показывают, что уменьшение числа морозных дней, характерное для ХХ века, продолжится в XXI веке в глобальном масштабе и в большинстве регионов. Увеличение продолжительности времен года связано с морозными днями и, согласно проекциям, в будущем климате усилится. {10.3, ЧЗВ 10.1}

Снежный покров, согласно проекциям, уменьшится. Проецируется повсеместное увеличение глубины оттепели в большинстве районов вечной мерзлоты. {10.3}

По нескольким разным сценариям СДСВ (A1B, A2 и B1) большие части Северного Ледовитого океана, как ожидается, к концу XXI века больше не будут иметь круглогодичного ледяного покрова. Арктический морской лед чувствительно реагирует на потепление. Хотя прогнозируемые изменения площади зимнего морского льда умеренны, в конце лета морской лед, по проекциям некоторых моделей по сценарию А2, в концу XXI века почти полностью исчезнет. Это уменьшение ускоряется благодаря ряду положительных обратных связей в климатической системе. Обратная связь «лед-альбедо» позволяет открытой воде получать от Солнца больше тепла в летнее время, изолирующий эффект морского льда уменьшается, и усиление океанического теплопереноса в Арктике еще более уменьшает ледяной покров. Моделирование показывает, что морской ледяной покров в конце лета значительно уменьшается и, как правило, это уменьшение идет в том же временном масштабе, что и глобальное потепление. Площадь антарктического морского льда в XXI веке, согласно проекциям, также сократится. {8.6, 10.3, вставка 10.1}

Давление на уровне моря, согласно проекциям, повысится над субтропиками и средними широтами, а в высоких широтах понизится в связи с расширением циркуляции Гадлея и изменениями в кольцевых режимах (СКР САК и ЮКР, см. вставку TS.2). Во многих моделях проецируется положительный тренд в СКР/САК, а также показатель ЮКР. Порядок величины проецируемого повышения для ЮКР в общем выше, и между моделями наблюдается значительный разброс. В результате этих изменений траектории циклонов, согласно проекциям, сместятся к полюсам, что будет сопровождаться последующими изменениями режимов ветров, осадков и температур вне тропиков, продолжая основное направление наблюдаемых трендов за последние полвека. Некоторые исследования позволяют предположить уменьшение количества штормов в среднеширотных регионах. Есть также признаки изменений в экстремальной высоте волны, связанных с изменением траекторий циклонов и циркуляции. {3.6, 10.3}

В большинстве моделей ТПМ в центральной и восточной экваториальных частях Тихого океана повышается больше, чем в западной экваториальной его части, при этом имеет место соответствующий сдвиг осадков в среднем на восток. Межгодовая изменчивость ЭНСО, по проекциям большинства моделей, продолжится, хотя изменения разнятся от модели к модели. Значительные междумодельные различия в проецируемых изменениях амплитуды Эль-Ниньо, а также внутренняя изменчивость Эль-Ниньо в вековом временном масштабе в этих моделях препятствует выработке полной проекции трендов в изменчивости ЭНСО. {10.3}

Последние исследования с помощью усовершенствованных глобальных моделей, с разрешением от почти 100 до 20 км, позволяют предположить, что количество и интенсивность тропических циклонов (тайфунов и ураганов) в будущем увеличатся. Синтез результатов моделей, полученных к настоящему времени, показывает для более теплого будущего климата повышенную максимальную силу ветра и повышенное среднее и максимальное количество осадков в будущих тропических циклонах, а также возможное уменьшение числа относительно слабых и увеличение числа сильных ураганов. При этом, однако, общее количество тропических циклонов в глобальном масштабе, согласно проекциям, уменьшится. Очевидное наблюдаемое увеличение доли очень сильных ураганов с 1970 года в некоторых регионах – тенденция в том же направлении, однако в значительно большей степени, чем предсказывают теоретические модели. {10.3, 8.5, 3.8}

Со времен ТДО понимание проекций режимов осадков улучшилось. Увеличение количества осадков весьма вероятно на высоких широтах, а уменьшение вероятно в большинстве субтропических районов суши (почти на 20% по сценарию А1В на 2100 год). По направлению к полюсу от 50° среднее количество осадков, по прогнозам, увеличится вследствие повышения содержания водяного пара в атмосфере и, как результат, усиления переноса пара с более низких широт. В направлении экватора имеет место переход преимущественно к уменьшению количества осадков в субтропиках (широта 20°–40°). Вследствие усиленного переноса водяного пара из субтропиков и направленного к полюсам расширения субтропических областей высокого давления тенденция к засушливости особенно выражена на более высокоширотных границах субтропиков (см. рис. TS.30). {8.3, 10.3, 11.2–11.9}

Модели позволяют предположить, что изменения в среднем количества осадков, даже там, где они устойчивые, будут превышать естественную изменчивость более медленно, чем температурный сигнал. {10.3, 11.1}

Проведенные исследования демонстрируют тенденцию к повышению числа сильных ливней во многих регионах, в том числе в некоторых из тех, где среднее количество дождевых осадков, согласно проекциям, уменьшится. В последних случаях уменьшение количества дождевых осадков часто приписывают уменьшению числа дождливых дней, а не интенсивности дождя, если он имеет место. {11.2–11.9}