�ݺ�ߣ

ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА Карнаухов А.В., Карнаухова Е.В. Институт биофизики клетки РАН, г. Пущино Московской обл., ул. Институтская 3, e-mail : [email_address]

Тезисы доклада 1. Биосферные механизмы связывания СО 2 недостаточны для компенсации антропогенного выброса 2. Наличие в неживой природе потенциально опасных источников СО 2 может придать климатическим изменениям необратимый характер 3. Асимптотические оценки в рамках радиационно-адиабатической модели двухкомпонентного (СО 2 +Н 2 О) парникового эффекта дают величины возможного повышения глобальной температуры более чем на 100 градусов 4. Интегральная климатическая модель, учитывающая тепловую инерцию климатической системы позволяет описать всю совокупность данных наблюдения за климатом и приводит к ожидаемым срокам наступления терминальной стадии парниковой катастрофы - 300 лет (базовый сценарий) 5. Нелинейный характер реакции климатической системы на повышение среднепланетарной температуры может существенно повлиять на конкретные сценарии изменения климата Земли. (Ускорение терминальной стадии парниковой катастрофы до 50-100 лет. Наступление кратковременного 20-50 лет оледенения в Северном полушарии из-за «остановки» Гольфстрима)

Биосферные механизмы связывания СО 2 недостаточны для компенсации антропогенного выброса ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА Карнаухов А.В., Карнаухова Е.В. Раздел 1

Наличие в неживой природе потенциально опасных источников СО 2 может придать климатическим изменениям необратимый характер ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА Карнаухов А.В., Карнаухова Е.В. Раздел 2

FOTO-SYNTHETIC LIFE CHEMO- SYNTHETIC LIFE ABIOTIC EARTH CIVILIZATION t t

Асимптотические оценки в рамках радиационно-адиабатической модели двухкомпонентного (СО 2 +Н 2 О) парникового эффекта дают величины возможного повышения глобальной температуры более чем на 100 градусов ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА Карнаухов А.В., Карнаухова Е.В. Раздел 3

1. Основные положения 1.1. Адиабатическое приближение Зависимость температуры воздуха от высоты в радиационно активной части атмосферы (в тропосфере) принимается линейно убывающей (адиабатический градиент) , где - температура поверхности планеты (Земли), - адиабатический градиент. 1.2. 2 х -компонентый парниковый эффект в приближении плотной атмосферы. Считается, что наибольший вклад в тепловое излучение Земли вносит атмосфера (95%), причем основную роль играют 2 парниковых газа - углекислый газ СО 2 и пары воды Н 2 О . Излучение поверхности и малых парниковых компонент не рассматривается. Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта

1.3. Барометрическое приближение для СО 2 Считается, что плотность СО 2 не зависит от географической широты и меняется с высотой в соответствии с барометрической формулой: (изотермическая атмосфера), где – средняя молярная масса воздуха; – масса атома водорода; – постоянная Больцмана, – плотность СО 2 на уровне моря ( поверхности планеты). 1.4. Изотермическое приближение для паров воды (Н 2 О) Принято, что средняя концентрация паров воды в атмосфере определяется температурой окружающего воздуха, которая, наряду с зависимостью от географического положения, линейно зависит от высоты (адиабатическое приближение): Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта

Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта 1.5. Условие постоянства падающей энергии Условие радиационного баланса для состояния термодинамического равновесия требует равенства падающей и излучаемой планетой энергии В рамках базового варианта радиационно-адиабатической модели - солнечная постоянная и - альбедо планеты считаются константами. Соответственно, является константой величина излучаемой планетой энергии

Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта 2. Аналитическое выражение для энергии теплового излучения Сделанные предположения позволяют записать аналитическое выражение для энергии теплового излучения:

Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта 3. Вычисление величины климатической чувствительности (дифференциального парникового эффекта) 3.1. Общий вид выражения для дифференциального парникового эффекта Условие постоянства излучаемой планетой энергии позволяет непосредственно вычислить величину дифференциального парникового эффекта

Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта 3.2. Трансляционно-дилатационная группа преобразований Наличие специальной группы преобразований, оставляющей инвариантной величину суммарной излучаемой мощности : где - средний (для Земли) адиабатический градиент - высота, на которой плотность воздуха уменьшается в e раз позволяет практически сразу записать выражение для дифференциального парникового эффекта

Радиационно-адиабатическая модель парникового эффекта 3.3. Сравнение результатов радиационно-адиабатической и радиационно-конвективной модели парникового эффекта. Выражения для дифференциального парникового эффекта в рамках радиационо -адиабатической и радиационно-конвективной модели совпадают Параметр получил название параметра климатической чувствительности . Радиационно-адиабатическая Радиационно-конвективная ( IPCC) Параметр имеет интерпретацию асимптотического изменения среднепланетарной температуры Земли при удвоении концентрации СО 2

Квадратичная регрессионная модель

Регрессионная модель 3 степени

Интегральная климатическая модель, учитывающая тепловую инерцию климатической системы позволяет описать всю совокупность данных наблюдения за климатом и приводит к ожидаемым срокам наступления терминальной стадии парниковой катастрофы - 300 лет (базовый сценарий) ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА Карнаухов А.В., Карнаухова Е.В. Раздел 4

Учет различных факторов, влияющих на тепловой баланс Земли ( IPCC 2001)

Учет различных факторов, влияющих на тепловой баланс Земли (Дополнительные факторы ) Тепловая инерция климатической системы Н 2 О Аэрозольное загрязнение стратосферы «Ядерная зима»

. Модель изменения климата Земли с учетом тепловой инерции климатической системы и аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы. 4.1. Базовое уравнение модели Уравнение, описывающие динамику изменения среднепланетарной температуры Земли , где - изменение во времени среднепланетарной температуры Земли; - время релаксации климатической системы, определяемое суммарной тепловой инерцией Мирового океана, ледников, атмосферы и суши; - начальные (доиндустриальные) значения среднепланетарной температуры и плотности СО 2 у поверхности Земли - изменение во времени концентрации СО 2 ; - изменение во времени температурного форсинга, связанного с аэрозольным загрязнением верхних слоев атмосферы (стратосфера).

. Модель изменения климата Земли с учетом тепловой инерции климатической системы и аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы. 4.2. Основные параметры парникового эффекта Парниковый эффект характеризуется параметром климатической чувствительности, соответствующим нижней границе интервала оценок для радиационно-адиабатической модели , где Изменение средней концентрации углекислого газа с начала индустриальной эпохи до наших дней аппроксимируется экспоненциальной зависимостью от времени: где , , - доиндустриальный уровень концентрации СО 2 . Рассмотрены также варианты фиксации выбросов СО 2 на уровне 2000 и 2001 года.

. Модель изменения климата Земли с учетом тепловой инерции климатической системы и аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы. 4.3. Описание антропогенного аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы Для описания антропогенного аэрозольного загрязнения верхних слоев атмосферы выбрана следующая зависимость от времени: , где - зависящая от времени величина температурного форсинга, обусловленная антропогенным загрязнением верхних слоев атмосферы - стратосферы. Модель предполагает простейшую форму временной зависимости - считается, что до 1939 года антропогенное аэрозольное загрязнение верхних слоев атмосферы отсутствовало, а после 1939 года, резко увеличившись, осталось неизменным до настоящего времени. При этом, величина подбирается из условия наилучшего описания данных наблюдений за 1900-2000 годы.

Изменение температуры в 1900-2000 году. Данные наблюдений (точки) и модель (красная линия)

Палеоклиматический тест интегральной модели изменения климата с учетом тепловой инерции климатической системы. Данные наблюдений (точки) и модель (красная линия)

Прогноз изменения температуры в 1900-2100 году. Синяя линия - ограничение выброса СО 2 на уровне 2000 г. Красная линия - продолжение экспоненциального роста выбросов СО 2

Прогноз изменения температуры в 2000-4000 году. Синии линии - ограничение выброса СО 2 Красная линия - продолжение экспоненциального роста выбросов СО 2 2000 г 2100 г

Изменение климата на больших интервалах времени для планет земной группы

Марсианский климат в прошлом был теплым и влажным?

Нелинейный характер реакции климатической системы на повышение среднепланетарной температуры может существенно повлиять на конкретные сценарии изменения климата Земли. (Ускорение терминальной стадии парниковой катастрофы до 50-100 лет. Наступление кратковременного 20-50 лет оледенения в Северном полушарии из-за «остановки» Гольфстрима) ПАРНИКОВАЯ КАТАСТРОФА Карнаухов А.В., Карнаухова Е.В. Раздел 5

Различные сценарии развития климатических изменений Остановка Гольфстрима Оледенение в Сев. полушарии Базовый сценарий Изменение альбедо Выброс океанического СО 2 . Уменьшение тепловой инерции вследствие нарушения конвекции в океане

...У нас не так много шансов дожить до 3 тысячелетия и виной тому парниковый эффект. Через несколько сотен лет, если процесс не замедлится, Земля может превратиться в подобие Венеры, совершенно непригодной для жизни. ...Единственный выход - колонизация других планет. Всех проблем она не решит, но без этого шансы человечества равны нулю… Стивен Хоукинг Лекция в Королевском обществе Эдинбурга 2000г. … Мы тоже получаем убегающие (runaway) решения, но пока не решаемся их опубликовать. Ленард Бенгсон Директор Метеорологического института им. Макса Планка (Грац, Австрия, 2002 г.) .

�ݺ�ߣ

Парниковая катастрофа

More Related Content

Парниковая катастрофа