Ученые из Института вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН и МФТИ представили оценки наблюдаемых и вероятных изменений климата, с использованием двух различных версий модели INMCM, разрабатываемой в ИВМ РАН. Обе версии показывают примерно одинаковое потепление в Северной Евразии при моделировании современного климата, однако прогнозы после 2040 года различаются. Новая версия, более чувствительная к увеличению концентрации углекислого газа в атмосфере, прогнозирует увеличение температуры в Северной Евразии более чем на 6 градусов к концу XXI века по сравнению с 1995—2014 гг. Это грозит, в первую очередь, сокращением площади арктических льдов и таянием вечной мерзлоты. Результат исследования опубликован в журнале Climate Dynamics.
Прогнозирование изменений климата — одна из актуальных задач современной науки. Наиболее значительно последствия изменений ощущаются на территории Северной Евразии (от 35° до 75° с.ш., от 20° до 180° в.д.), к которой относится около 20 % поверхности суши Земли. Эта обширная территория имеет разнообразную топографию и включает несколько климатических зон. Из-за своего расположения данный регион весьма уязвим для различных стихийных бедствий: засух, речных наводнений, ураганов и масштабных лесных пожаров. В XX веке Северная Евразия подверглась значительным изменениям окружающей среды: повышению температуры, таянию вечной мерзлоты, изменению характера осадков и более продолжительным вегетационным периодам. Амплитуда этих изменений выше, чем в более южных регионах, а экстремальные погодно-климатические явления все более вероятны по мере усиления глобального потепления.
«В Институте вычислительной математики вопросу моделирования изменений климата уделяется большое внимание. Климатическая модель постоянно обновляется и совершенствуется. Всегда интересно сравнить результаты разных версий модели, и не случайно мы взяли регион Северной Евразии. Именно здесь изменения климата наиболее значительны. В частности, мы можем исследовать годовую изменчивость снежного покрова и прогнозировать его состояние к концу XXI века», — рассказал об исследовании Алексей Черненков, младший научный сотрудник Института вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН, аспирант МФТИ.
Точность прогноза изменений климата зависит от множества факторов, обладающих значительной неопределенностью. Одним из них является отклик климатической модели на предписанное внешнее воздействие. Основные меры ответа: равновесная чувствительность климата — изменение глобально осредненной приземной температуры воздуха при мгновенном удвоении концентрации CO2 и неравновесная чувствительность климата — величина потепления вследствие увеличения концентрации CO2 на 1 % в год до удвоения. На данный момент точно не известно, какую чувствительность имеет реальная климатическая система.
Новизна данной работы заключается в сравнении изменений климата, прогнозируемых двумя версиями INMCM5 и INMCM6, которые различаются чувствительностью к увеличению концентрации CO2 в атмосфере, с данными наблюдений и реанализов. Версия модели INMCM5 имеет самую низкую равновесную чувствительность климата среди мировых моделей Земной системы, тогда как в INMCM6 данная величина увеличена примерно в два раза.
Рисунок 1. Годовое изменение приземной температуры в Северной Евразии по сравнению с 1995—2014 гг. для INMCM6 (красный), INMCM5 (синий). Оранжевые и голубые линии показывают диапазон значений модельного ансамбля. Источник: Climate Dynamics
«Почему такое внимание к темпам глобального потепления? Еще в Парижском соглашении было сформулировано, что если глобальная приземная температура воздуха поднимется по отношению к доиндустриальной эпохе больше чем на полтора градуса, это уже сильно скажется на нашей планете. Все мировое сообщество хочет понимать, к чему может привести подобное потепление, и в какой новой реальности мы будем жить в конце XXI века. Климатические модели призваны дать ответ на эти вопросы. Наша цель — корректно воспроизводить темпы наблюдаемого потепления и оценивать вероятные изменения климата, связанные с ним. Так, по данным наблюдений известно, что в зимние месяцы потепление в Северной Евразии более интенсивно, чем в летние. Модели Земной системы INMCM5 и INMCM6 воспроизводят данную особенность», — рассказала Мария Тарасевич, младший научный сотрудник Института вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН, аспирант МФТИ.
Раз в несколько лет под эгидой Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) проводится сравнение совместных моделей Земной системы. В рамках данного проекта утверждаются протоколы экспериментов, готовятся все необходимые для их проведения данные о наблюдаемых внешних воздействиях, а также разрабатываются сценарии возможных будущих воздействий. Со всеми моделями-участниками проводятся соответствующие эксперименты, результаты которых впоследствии анализируются и используются при подготовке Оценочных Докладов МГЭИК. Различные версии климатической модели ИВМ РАН являются постоянными участниками проекта.
«При прогнозе потепления на 6 градусов к 2100 году по сравнению с 1995—2014 гг. сразу возникает вопрос, что станет с морским льдом. Обе версии воспроизводят наблюдаемые изменения его площади и объёма. INMCM5 показывает, что к концу века лёд полностью не растает. Но, согласно более новой версии INMCM6, велика вероятность, что к 2080—2090 годам льда в Арктике уже не будет. Здесь важно отметить, что вероятность осуществления прогноза зависит во многом от социоэкономического сценария — того, какие приоритеты для развития будет выбирать общество. И если человечество поставит во главе угла сберегающие климат технологии, сократит эмиссию парниковых газов и вернет ее к показателям середины прошлого века, то нас будет ждать более оптимистичный прогноз», — подытожила Мария Тарасевич.
