Определение характеристик будущего климата

Исследования чувствительности

В значительном количестве построенных на моделях исследований ПИКАУ, которые оценивались в данном докладе, применяется анализ чувствительности, позволяющий исследовать поведение системы на основе принятия произвольных, часто вносимых с равными интервалами, поправок в важных движущих переменных. Использование ряда возмущений позволяет построить поверхности отклика на последствия, которые все больше применяются в сочетании с вероятностными представлениями будущего климата для оценки рисков последствий [2.4.3, 2.3.1, 2.4.8].

Аналоги

Экстремальные метеорологические явления, такие как наводнения, волны тепла и засуха, происходившие в прошлом, все шире анализируются на предмет их последствий и адаптивных реакций. Такие исследования могут быть полезными для планирования мер по адаптации, особенно если эти явления в будущем учащаются и (или) становятся более сильными. Пространственные аналоги (регионы, в которых нынешний климат похож на климат, который ожидается в исследуемом регионе в будущем) приняты в качестве эвристического метода анализа экономических последствий, потребностей в адаптации и рисков для биоразнообразия [2.4.4].

Данные моделей климата

В большинстве количественных исследований ПИКАУ, оцениваемых в ДО4, для формирования базовых сценариев изменения климата используются модели климата. Некоторые сценарии основаны на сценариях выбросов, разработанных до СДСВ, таких как IS92a, или даже на экспериментах с равновесной моделью климата. Наибольшая часть, однако, выведена из сценариев выбросов СДСВ, главным образом из сценария А2 (предполагающего высокий уровень выбросов), для которых проводилось большинство первых экспериментов с моделями климата, основанными на СДСВ. В некоторых построенных на сценариях исследованиях изучаются единичные явления с широко распространенными последствиями, такие как резкое прекращение Североатлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (МОЦ) [2.4.6.1, 2.4.7].

Исследования ПИКАУ, оцениваемые в Четвертой оценке Рабочей группы II (ДО4 РГII), в основном построены на моделях климата, оцененных Рабочей группой I (РГI) в ТДО. Со времени ТДО проведены новые эксперименты с сопряженными моделями общей циркуляции «атмосфера-океан» (МОЦАО), учитывающими выбросы по СДСВ. Они оценены в ДО4 РГI, однако для исследований ПИКАУ, оцененных в ДО4 РГII, большинство их доступно не было. На рис. TS.3 представлено сравнение ряда региональных проекций температуры и осадков из последних экспериментов с МОЦАО по сценарию А2 (оцененных в ДО4 РГI: красные полоски) с более ранними моделями на основе А2, оцененными в ТДО РГI и использованными для построения сценариев во многих исследованиях ПИКАУ, оцененных для ДО4 РГII (синие полоски). Рисунок подтверждает сделанный в ДО4 РГI вывод о том, что основное направление проецируемого потепления незначительно изменилось по сравнению с предыдущими оценками (обратите внимание на положение синих и красных полосок), однако степень достоверности в региональных проекциях сейчас выше в большинстве регионов для температуры и в некоторых регионах для осадков (т.е. там, где красные полоски короче синих) [B2.3].

Рис. TS.3. Диапазон изменений зимней и летней температуры и количества осадков до конца XXI века по последним (15 моделей – красные полоски) и предшествующим Третьему докладу об оценках (7 моделей – синие полоски) проекциям на основе МОЦАО по сценариям выбросов А2 (СДСВ) для тридцати двух регионов мира, выраженных как скорость изменения за столетие. Фиолетовые и зеленые полоски обозначают смоделированную естественную изменчивость за 30 лет. Цифры на графиках осадков показывают количество последних прогонов моделей по сценариям А2, показывающих отрицательное/положительное изменение количества осадков. DJF: декабрь, январь, февраль. JJA: июнь, июль, август. [F2.6, включая карту регионов]

Неклиматические сценарии

Хотя в исследованиях ПИКАУ, освещенных в ТДО, как правило, применялся один или несколько климатических сценариев, в очень немногих из них применялись современные сценарии социально-экономических изменений, изменений в землепользовании или других экологических изменений. В тех же, в которых такие сценарии применялись, для их разработки использовался целый ряд источников. Исследования же ДО4, которые включают допущения СДСВ, могут сейчас давать несколько оценок, учитывая различные сюжетные линии. Роль неклиматических факторов, таких как технологические изменения и региональная политика землепользования, как показывают некоторые исследования, более важна в определении результатов, чем изменение климата [2.4.6].

В некоторых исследованиях требуются сценарии концентрации СО2, так как повышенная концентрация может влиять на кислотность океанов, а также на рост и водопотребление многих наземных растений. Наблюдаемая концентрация углекислого газа в 2005 году составляла около 380 частей на миллион, и в ТДО с помощью модели Bern-CC прогнозировалось ее повышение к 2010 году до следующих уровней по сигнальным сценариям СДСВ: В1 - 540 ppm (диапазон 486-681 ppm); A1T - 575 (506-735); B2 - 611 (544-769); A1B - 703 (617-918); A2 - 836 (735-1080); A1FI - 958 (824-1248) ppm. Значения, близкие к этим эталонным уровням, обычно принимаются в исследованиях последствий на основе СДСВ [2.4.6.2]. Кроме того, подход, учитывающий многие стресс-факторы, может вскрыть важные региональные зависимости между факторами и их последствиями (например, совместный эффект экстремальных метеорологических явлений и загрязнения воздуха на здоровье человека). Расширение сферы сценариев и их применения вывело на передний план широкий спектр потенциальных будущих последствий и связанных с ними неопределенностей [2.2.5, 2.5].

Сценарии смягчения/стабилизации

Сюжетные линии СДСВ предполагают, что конкретная политика в области климата для сокращения выбросов парниковых газов (т.е. для смягчения последствий) реализовываться не будет. Прогнозы глобального среднего потепления в XXI веке по шести сценариям СДСВ с использованием двух различных методов, изложенных в ДО4 РГI (глава 10), представлены в средней и нижней частях рис. TS.4. Даже без учета явной климатической политики разница между проекциями потепления по альтернативным сценариям выбросов к концу столетия может превысить 2°C [B2.8].

Рис. TS.4. - Изменения глобальной температуры за избранные промежутки времени, относительно 1980-1999 гг., спроецированные для СДСВ и сценариев стабилизации. Чтобы выразить изменение температуры относительно 1850-1899 гг., добавьте 0,5°C. Подробная информация приведена во вставке 2.8 главы 2. Приведены оценки для 2020-х, 2050-х и 2080-х годов (промежутки времени, используемые Центром распределения данных МГЭИК и, следовательно во многих исследованиях последствий), а также для 2090-х годов. Основанные на СДСВ проекции показаны по двум разным методам. Средняя панель: проекции из «Резюме для политиков» ДО4 РГI на основе множества источников. Наилучшие оценки основаны на МОЦАО (цветные точки). Области неопределенности, представленные только для 2090-х годов, построены на моделях, ограничениях наблюдений и экспертных оценках. Нижняя панель: наилучшие оценки и области неопределенности на основе простой модели климата (ПМК), также взятой из ДО4 РГI (глава 10). Верхняя панель: наилучшие оценки и области неопределенности для четырех сценариев стабилизации концентрации CO₂ на основе ПМК. Результаты взяты из ТДО, потому что в ДО4 сравнимых проекций на XXI век нет. При этом, однако, в ДО4 РГI приведены оценки равновесного потепления для эквивалентной стабилизации CO₂.^[11] Отметим, что равновесная температура была бы достигнута только спустя десятилетия или столетия после стабилизации концентрации парниковых газов. Области неопределенности: средняя панель – «вероятно» (вероятность больше 66%); нижняя панель – диапазон между 19 оценками, вычисленными с учетом низкой обратной связи по углеродному циклу (среднее - 1 квадратичное отклонение) и с учетом высокой обратной связи по углеродному циклу (среднее + 1 квадратичное отклонение); верхняя панель – диапазон по настройкам семи моделей для средних параметров углеродного цикла.

В исследованиях ПИКАУ, предполагающих смягчение последствий в будущем, начинают оцениваться выгоды (выражающиеся в улучшении или предотвращении последствий) от решений в сфере климатической политики. Сценарии стабилизации – это разновидность сценария смягчения последствий, описывающая будущее, в котором предпринимаются меры по сокращению выбросов с тем, чтобы концентрации парниковых газов, радиационное воздействие или глобальные средние изменения температуры не превышали предписанного предела. Проводилось очень мало исследований последствий изменения климата с учетом стабилизации. Единственная причина этого состоит в том, что до сих пор проведено относительно немного прогонов МОЦАО со стабилизацией, но сейчас ситуация быстро меняется [2.4.6].

Смягчение последствий выбросов парниковых газов, как ожидается, уменьшит глобальное среднее потепление относительно базовых уровней выбросов, что, в свою очередь, могло бы предотвратить некоторые вредные последствия изменения климата. Чтобы показать проецируемое действие смягчения на температуру в XXI веке, и учитывая отсутствие более новых, сравнимых оценок в ДО4 РГI, в верхней части рис. TS.4 воспроизведены результаты из Третьего доклада об оценках, использующие простую модель климата. Они показывают реакцию температуры по четырем сценариям стабилизации концентрации углекислого газа к трем датам: к началу (2025), середине (2055) и концу (2085) XXI века [B2.8]^[12].

Крупномасштабные особенностиПроведено очень мало исследований последствий крупномасштабных особенностей, которые представляют собой экстремальные, иногда необратимые, изменения в системе Земли, например, резкое прекращение Североатлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции или быстрое повышение глобального уровня моря из-за таяния Антарктического и (или) Гренландского ледового щита [2.4.7]. Из-за неполного понимания основополагающих механизмов этих явлений или их вероятности проводились только поисковые исследования. Например, в плане изучения самого неблагоприятного сценария резкого повышения уровня моря проводились оценки последствий для прибрежной зоны повышения уровня к 2100 году на 5 м и на 2,2 м [2.4.7]. Это первый случай включения данных сценариев в оценки РГII, и, как ожидается, в будущем для оценки будет проводиться намного больше таких исследований.Вероятностное определение характеристик

В настоящее время проводится все больше исследований по вероятностному определению характеристик будущих климатических и неклиматических условий. Ряд исследований, нацеленных на климатическую систему, дали вероятностные оценки изменения климата, обусловленные избранными или вероятностными сценариями выбросов, причем последний элемент является предметом активных дебатов [2.4.8]. Вероятностные оценки будущего применялись в нескольких исследованиях ПИКАУ для оценки риска превышения установленных порогов последствий и связанных с этим временных параметров такого превышения [2.3.1].