Метеорологія і кліматологія

Передбачуваність і моделювання. Кліматична система Землі містить у собі елементи, що залежать від багатьох випадкових величин, тому докладний прогноз погоди в середньому можливий тільки на термін до двох тижнів. Однак самі процеси циркуляції атмосфери й океану уже вдається досить детально описувати за допомогою математичних моделей. Вони ґрунтуються на фізичних законах і явищах, усі вони, включаючи і парниковий ефект, мають досить строгий опис з погляду фізики атмосфери й океану. Рівняння, що описують ці закони, спільно “вирішуються” на просторовій сітці земної атмосфери й океану. В останні 25 років для розвитку таких моделей було почато безліч зусиль і досягнуто великий прогрес, кардинально змінилася обчислювальна техніка. У результаті моделі “уміють” відтворювати динаміку атмосфери й океану, хмари й опади, утворення і танення сніжного покриву і морських льодів. Таким чином, можна змоделювати “середній” клімат або набір його найбільш ймовірних станів на той або інший рік при заданих вхідних параметрах. У число вхідних параметрів, звичайно, входить і концентрація в атмосфері парникових газів і ряд природних факторів, зокрема, вулканічна діяльність. У результаті, за допомогою моделей учені здатні непогано описати хід зміни клімату з доіндустріальної епохи і до наших днів, більш того, моделі дозволяють “розщепити” природні й антропогенні фактори. Розрахунки з врахуванням тільки природних причин і тільки антропогенних причин показали, що найкраща точність досягається тільки при обліку всіх цих факторів разом, а також те, що починаючи приблизно з 1960 року, антропогенні фактори вносять головний вклад у зміну клімату в цілому. Якщо взяти тільки природні причини, то з 1970х років ХХ століття модельні криві кардинально відрізняються від даних спостережень. Якщо ж узяти тільки антропогенні причини, то модельні криві “лізуть нагору” майже так само як і дані спостережень.

Міжурядова група експертів по зміні клімату. У 1988 році світове співтовариство вчених об'єднало зусилля по дослідженню проблеми зміни клімату, створивши Міжурядову групу експертів по зміні клімату (МГЕЗК або IPCC) – орган, що працює під “парасолькою” двох організацій ООН: ЮНЕП і Всесвітньої Метеорологічної Організації (ВМО). Це фактично постійно діючий форум декількох тисяч учених носить офіційний характер, представники урядів усіх країн-членів ООН схвалюють офіційні доповідіМГЕЗК до їхнього виходу у світло. Тому тим більше важливо, що в першій же основній доповіді – “Першій оцінній доповіді”, що вышли в 1990 році, учені прийшли до єдиного висновку: йде ріст концентрації З2, він викликаний людською діяльністю і може привести до істотної зміни клімату. В “Другій оцінній доповіді”, що ввийшла в 1995 р., учені підтвердили цей висновок у набагато більш стверджувальних формулюваннях, а в “Третій оцінній доповіді” (IPCC 2001 р.) отримано однозначний висновок про те, що зміни клімату, що відбуваються, в основному обумовлені діяльністю людини. МГЕЗК продовжує свою роботу, покликану узагальнити всі наукові результати і заздалегідь попередити Світове співтовариство про наявність або відсутність тих або інших ефектів зміни клімату, їхньому впливі на экосистемы і людини, шляхах зниження антропогенного впливу на кліматичну систему. Зараз готується “Четверта оцінна доповідь”МГЕЗК, яку планується завершити в 2007 р.

Сценарії. МГЕЗК був розроблений пакет сценаріїв розвитку подій у залежності від викидів парникових газів, росту населення, застосування більш ефективних технологій і економічного росту в цілому. На базі цих сценаріїв були зроблені модельні розрахунки прогнозних сценаріїв росту середньої температури на період до 2100 р. Насамперед, ріст температури буде йти як мінімум так само швидко, як і в останні десятиліття ХХ століття. Розмах прогнозів росту – від 1,4 до 5,8⁰С до кінця поточного сторіччя. При цьому 2-3⁰С виглядає найбільше ймовірно (передбачається, що людство чимало почне для стримування зміни клімату). Таке потепління дуже значне, адже це тільки середні цифри. Імовірно, ця безпрецедентна зміна за останні 10000 років. Практично у всіх районах суші ймовірно велика кількість жарких днів і періодів сильної жари. Очікується ріст числа і сили екстремального випадання опадів. У різних районах світу на місцевому рівні очікується значне підвищення і зниження кількості опадів. У цілому передбачається ріст змісту водяної пари, випару й опадів на глобальному рівні. Очікується підвищення рівня моря, але поки прогноз досить невизначений – від 10 до 90 см. Однак слід відмітити, що підвищення рівня на 50-90 см далеко не мале, це викликає руйнування багатьох берегових споруджень і прибережну ерозію, засолення питної води і т.п.

Оцінка ризику в цілому. МГЕЗК були оцінені ризики і наслідки при різних сценаріях. Говорячи про ризики в цілому, вони розглядалися для нижнього і верхнього діапазону змін температури до кінця ХХІ століття, тобто для загального потепління приблизно на 1,5-2⁰С и на 4-5⁰С. У кращому випадку ризикові вимирання піддадуться тільки деякі унікальні, що знаходяться зараз у небезпеці, екосистеми. Ризик від збільшення числа екстремальних явищ буде в будь-якому випадку, але при більшому потеплінні він багаторазово зростає. При меншому глобальному потепленні проблеми торкнуться лише частина регіонів планети, а в гіршому випадку торкнуться переважної більшість регіонів. У кращому випадку економічні наслідки можуть бути сумішшю негативного і позитивних (у всякому разі для ряду регіонів), а в гіршому випадку наслідку будуть строго негативні. Для деяких природніх систем (льодовики, коралові рифи і мангрові зарості, тропічні ліси, полярні й альпійські райони), імовірно, відбдуться значні зміни, що може викликати в їхній екосистемах необоротні втрати. Очікується значне порушення екосистем у результаті пожеж, посух, повеней, заражень паразитами, появи нових для даної місцевості видів. Більша кількість сильних опадів приведе до частих зсувів, селів і лавин, що погіршить умови життя гірських екосистем. Загальний вплив на дику природу подвійний: ряд найбільш численних видів буде посилено розвиватися, а більш рідкісні й уразливі види будуть на грані вимирання (у тому числі і через вплив інших видів).

Порівняння результатів моделювання глобальної приземної температури Землі і даних спостережень