Моделирование и прогнозирование основных изменений климата и формирующих его факторов в новую эру

• Автор: Микушина, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. МОДЕЛЬ УГЛЕРОДНОГО ЦИКЛА ЗЕМЛИ

1.1 Изменение атмосферной концентрации С в Х1ХХ столетиях

1.2 Основные предположения и обозначения.

1.3 Атмосфера и океан

1.4 Биосфера

1.5 Настройка модели

1.6 Результаты

2. ИСТОРИЯ И ПРОГНОЗ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

2.1 Изменение солнечной активности в Х1ХХ столетиях

2.2 Индикаторы солнечной активности
2.3 Реконструкция продукции радиоуглерода по данным ДС
2.4 Реконструкция солнечных максимумов по радиоуглеродным данным
2.5 Долгопериодный тренд для ряда И1пах
2.6 Периодические колебания в современных солнечных данных
3. РЕГРЕССИОННОАНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КЛИМАТА
3.1 Основные антропогенные и естественные факторы и их влияние на глобальную температуру поверхностного слоя воздуха
3.2 Энергобалансовая климатическая модель
3.3 Регрессионноаналитическая модель
3.4 Результаты
4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕГРЕССИОННОАНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КЛИМАТА
4.1 Анализ современных температурных данных Северного и Южного полушарий
4.2 Восстановление ряда температур Северного полушария
4.3 Описание температурного ряда Северного полушария
в 1ХХ столетиях с помощью полушарной модели
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В данной работе представлен набор инструментов, с помощью которых осуществляется моделирование и прогнозирование основных изменений климата и формирующих его факторов. Первая глава — усовершенствованная модель углеродного цикла, которая предназначена для предсказания атмосферной концентрации углекислого газа, а также анализа его источников и стоков. Вторая глава содержит статистические модели, осуществляющие реконструкцию и прогноз солнечной активности. Регрессионно-аналитическая модель климата, представленная в третьей главе, устанавливает связь климатообразующих факторов с изменениями среднеглобальной температуры и строит ее прогноз на ближайшее столетие. Модели содержат большое число связей и параметров, физические процессы в них описываются, в основном, с помощью уравнений балансового типа. Четвертая глава является обобщением и верификацией регрессионноаналитической модели климата на основе уникального материала по истории климата и формирующих его факторов. Источниками информации для возможно более точного определения значений Ра атмосферной концентрации С для данной главы служат ряд среднегодовых значений Ра по данным станции Мауна-Лоа (Гавайи) в период с по гг. Ра в пузырьках воздуха, захваченных старыми льдами Гренландии и Антарктиды [2-7]. Как можно видеть из рис. Х/1-Х/1 веках прослеживается едва заметный тренд концентрации С) начало же существенного роста Ра от довольно стабильных значений можно отнести лишь к г. Таким образом, есть все основания считать период, предшествующий г. Рис. В данной работе значение доиндустриальной концентрации С принимается равным 7 млн"1, таким образом, к г. С увеличилось на %, что связано, в основном, с резко возросшим антропогенным выбросом углерода в атмосферу из-за сжигания топлива и сельскохозяйственного освоения земель. На рис. Основная трудность при построении этой кривой заключалась в неравномерности расположения точек относительно временной оси, поэтому в качестве аппроксимирующей кривой была выбрана непараметрическая регрессионная оценка с переменным параметром сглаживания [8]. При построении тренда атмосферной концентрации С в I—XV веках (рис. С, СН4 и температурой [9,]. Для восстановления согласованного ряда температурных данных за этот период привлекались все известные нам реконструкции [-], охватывающие изменения температуры Северного полушария, по крайней мере, за несколько сотен лет (подробнее — см. Рис. Атмосферный резервуар углерода находится во взаимодействии с другими резервуарами — океаном и биосферой, причем естественные потоки углерода во много раз превышают антропогенную эмиссию. Поэтому для оценки изменений атмосферной концентрации С необходимо знать динамику круговорота углерода в системе этих резервуаров. В последнее время количественное описание перераспределения углерода при наличии дополнительных антропогенных источников осуществляется на основе математического моделирования углеродного цикла. Большое значение при этом имеет многокомпонентное^ модели и включение обратных связей, характеризующих углеродный обмен. Если предположения, лежащие в основе теоретической конструкции модели, близки к реальности, а полученные с помощью модели результаты достаточно хорошо согласуются с наблюдаемыми значениями, то это делает возможным реконструкцию и предсказание состояний углеродного цикла. Океан является наиболее важным долгопериодным стоком для дополнительного атмосферного С. Поведение углерода в океанах достаточно хорошо изучено, содержание растворенного неорганического углерода, составляющего почти всю массу углерода в океанах, систематически измеряется. Задача адекватного описания циркуляции воды и протекания химических процессов в океане была частично решена с помощью созданной в Бернском университете боксово-диффузионной модели []. Эта модель имеет очевидное преимущество перед предшествующими двухрезервуар-ными моделями в том, что глубоководное перемешивание не рассматривается как мгновенное. С означает суммарную концентрацию всех форм неорганического углерода в океане и является функцией глубины г и времени 1.