Кратковременные (1–3 часа) экстремальные осадки могут нанести серьёзный ущерб обществу в результате быстро развивающихся (внезапных) наводнений и определяются сложными, многосторонними процессами, меняющимися по мере потепления климата Земли. В этом обзоре изучаются данные наблюдательных, теоретических и модельных исследований об усилении этих экстремальных дождей, их факторах и влиянии на внезапные паводки. Как кратковременные, так и длительные (> 1 дня) экстремальные осадки усиливаются с потеплением со скоростью, соответствующей увеличению атмосферной влажности (~ 7% / K), в то же время в некоторых регионах увеличение интенсивности кратковременных экстремальных осадков выше, чем можно было ожидать, только вследствие роста влажности. Эти более сильные локальные эффекты связаны с обратными связями в конвективных облаках, но их точная роль неясна из-за очень малых масштабов. Дальнейшее усиление экстремальных осадков также определяется изменениями температурной стратификации и крупномасштабной атмосферной циркуляции. Последнее остаётся основным источником неопределённости. Интенсификация краткосрочных экстремальных явлений, вероятно, увеличила частоту внезапных паводков в локальных масштабах, и эта ситуация может ещё больше усугубиться с увеличением пространственного воздействия штормов, что приведёт к значительному увеличению общего количества осадков. Эти результаты требуют срочных мер по адаптации к изменению климата для управления растущими рисками наводнений.
Охлаждающее воздействие явления Ла-Нинья не смогло укротить глобальное потепление
Женева, 14 января 2021 года — 2020 год стал одним из трех самых теплых лет за всю историю наблюдений, и по результатам консолидации пяти ведущих международных наборов данных Всемирной метеорологической организацией (ВМО) соперничал за первое место с 2016 годом. Природное охлаждающее климат явление, Ла-Нинья, тормозит жару только в самом конце года.
Все пять обследованных ВМО наборов данных сходятся в том, что 2011—2020 годы были самым теплым десятилетием за всю историю наблюдений при сохранении долгосрочной тенденции к изменению климата. Самые теплые шесть лет следовали с 2015 года, при этом 2016, 2019 и 2020 годы входят в тройку самых теплых. Разница в средних глобальных температурах между тремя самыми теплыми годами — 2016, 2019 и 2020 — неразличимо мала. Средняя глобальная температура в 2020 году была примерно 14,9 °C, что на 1,2 (±0,1) °С выше доиндустриального (1850—1900 гг.) уровня.
«Подтверждение Всемирной метеорологической организации, что 2020 год был одним из самых теплых лет в истории, является еще одним суровым напоминанием о неумолимых темпах изменения климата, которое уничтожает жизни и средства к существованию на всей нашей планете. Сегодня мы наблюдаем потепление на 1,2 градуса и уже являемся свидетелями беспрецедентных экстремальных погодных условий в каждом регионе и на каждом континенте. В этом столетии мы направляемся к катастрофическому повышению температуры на 3—5 градусов по Цельсию. Установить мир с природой — определяющая задача XXI столетия. Это должно быть главным приоритетом для всех и повсюду», — заявил Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш.
«Исключительно жаркие условия в 2020 году имели место несмотря на явление Ла-Нинья, которое имеет временный охлаждающий эффект», — сказал Генеральный секретарь ВМО профессор Петтери Таалас. «Примечательно, что температура в 2020 году была практически на одном уровне с 2016 годом, когда мы наблюдали одно из самых сильных вызывающих потепление явлений Эль-Ниньо в истории наблюдений. Это наглядное свидетельство того, что глобальный сигнал от антропогенного изменения климата в настоящее время является таким же мощным, как и сила природы», — сказал профессор Таалас.
«Температурный рейтинг отдельных лет представляет собой лишь мгновенный «срез» гораздо более долгосрочного тренда. Начиная с 1980-х годов каждое из десятилетий было более теплым, чем предыдущее. Газы, удерживающие тепло в атмосфере, остаются на рекордно высоком уровне, а длительный срок жизни двуокиси углерода, самого важного газа, гарантирует планете потепление в будущем», — сказал профессор Таалас.
Ожидается, что начавшееся в конце 2020 года явление Ла-Нинья продолжится в начале-середине 2021 года. Влияние Ла-Нинья и Эль-Ниньо на среднюю глобальную температуру, как правило, наиболее сильно во второй год явления, а степень, до которой продолжающееся охлаждающее влияние Ла-Нинья в 2021 году может временно приостановить общую долгосрочную тенденцию потепления в течение предстоящего года, еще предстоит увидеть.
Устойчивая жара и лесные пожары в Сибири и небольшая площадь морского льда в Арктике, а также рекордный сезон ураганов в Атлантике были одними из характерных черт 2020 года.
Как и в предыдущие годы, в 2020 году имели место значительные социально-экономические последствия. Например, Соединенные Штаты сообщили о рекордных потерях от стихийных бедствий, составивших 22 миллиарда долларов США в 2020 году, который стал пятым самым теплым годом в истории наблюдений в стране.
Международные комплекты данных
ВМО использует комплекты данных (на основании ежемесячных климатологических данных со станций наблюдений Членов ВМО), разрабатываемые и поддерживаемые Национальным управлением по исследованию океанов и атмосферы Соединенных Штатов Америки (НУОА), Институтом космических исследований им. Годдарда НАСА (ГИСС НАСА), Центром им. Гадлея Метеобюро Соединенного Королевства и Отделом исследований климата Университета Восточной Англии в Соединенном Королевстве (HadCRUT).
ВМО также использует данные реанализа, полученные из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды и его Службы по вопросам изменения климата «Коперник», а также из Японского метеорологического агентства (ЯМА). Реанализ основан на совмещении миллионов записей метеорологических и морских наблюдений, в том числе со спутников, с моделями для подготовки полного реанализа атмосферы. Сочетание данных наблюдений с моделями позволяет получать оценочные значения температуры в любое время и в любом месте по всему миру, даже в районах со слабым охватом наблюдениями, таких как полярные регионы.
По оценкам НАСА и Службы по вопросам изменения климата «Коперник», 2020 год, вместе с 2016 годом, является самым теплым годом за всю историю наблюдений. НУОА и британский набор данных HadCRUT поставили 2020 год на второе место после 2016 года, а комплект данных ЯМА — на третье. По данным ВМО, небольшие различия между этими наборами данных находятся в пределах погрешности для расчета средней глобальной температуры.
Метеобюро Соединенного Королевства и Университет Восточной Англии недавно обновили свой долгосрочный комплект данных HadCRUT, в том числе улучшили покрытие в разреженных районах, таких как быстро прогревающаяся Арктика. Это обеспечивает более точные оценки глобальных, полушарных и региональных изменений температуры. Предыдущая версия HadCRUT4 показывала более слабое потепление, чем другие комплекты данных о глобальной температуре. HadCRUT5 в настоящее время более соответствует этим другим комплектам данных за последние десятилетия и показывает несколько более сильное потепление, чем большинство из них за весь период с 1850 года.
Будущие проекции
Данные о температуре будут включены в заключительный доклад ВМО о состоянии климата в 2020 году, который будет опубликован в марте 2021 года. Сюда входит информация по всем ведущим климатическим показателям и отдельным видам воздействия на климат, а также обновленный предварительный доклад, выпущенный в декабре 2020 года.
Парижское соглашение предусматривает удержание прироста глобальной средней температуры намного ниже 2 °С сверх доиндустриальных уровней, одновременно прилагая усилия по ограничению роста температуры до 1,5 °C сверх доиндустриальных уровней. При температуре на 1,2 °C выше доиндустриального (1850—1900 годы) уровня среднемировая температура в 2020 году уже приближается к нижней границе увеличения температуры, которое Парижское соглашение стремится предотвратить. Согласно Глобальной обновленной информации о климате на период от года до десятилетия, выпускаемой под руководством Метеобюро Соединенного Королевства, имеется один шанс из пяти, что к 2024 году на какое-то время превышение составит 1,5 °C.
Прогноз глобальной температуры на 2021 год, выпущенный Метеобюро, предполагает, что следующий год вновь войдет в серию самых жарких лет на Земле, несмотря на то, что на него повлиял временный охлаждающий эффект Ла-Ниньи, последствия которого, как правило, сильнее всего проявляются во второй год этого события.
Банк России рекомендует страховщикам повышать свою осведомленность в части возможного влияния климатических рисков на активы и обязательства страховщика и использовать следующие подходы к учету климатических рисков в своей деятельности.
Несмотря на то что климатические риски как таковые могут не выделяться страховщиками в отдельный вид риска, а учитываться в качестве одной из причин (фактора) уже определяемых страховщиками видов риска, таких как страховой риск, рыночный риск, кредитный риск (риск дефолта контрагента), операционный риск и др., Банк России рекомендует страховщикам отдельно выявлять и учитывать в своей деятельности существенные факторы, связанные с климатическими рисками. Например, климатические риски могут существенно повлиять на обязательства страховщика по договорам страхования, поэтому важное значение имеет точность актуарных расчетов, обосновывающих надлежащие объемы страховых премий и страховых резервов. При проведении оценки качества и полноты данных, используемых для актуарных расчетов, рекомендуется учитывать всю доступную информацию о климатических рисках. При этом данных предыдущих периодов о частоте и размере ущерба, вызванного изменением климата, как правило, недостаточно для надлежащего расчета премий или резервов с учетом климатических рисков.
Страховщикам также рекомендуется провести пересмотр стратегии деятельности с учетом потенциального влияния климатических рисков на финансовую устойчивость страховщиков. Принятые решения в отношении подходов к учету климатических рисков рекомендуется отражать во внутренних документах страховщика.
Принимая во внимание усиление влияния климатических изменений на мировую экономику и то, что реакция мирового сообщества на климатические риски меняется достаточно быстро, страховщикам рекомендуется на постоянной основе пересматривать свои методы и процедуры по идентификации, оценке и управлению климатическими рисками. В рамках проводимой работы рекомендуется также учитывать и оценивать качество исходной информации и данных.
Зависимость от температуры глобального фотосинтеза и дыхания определяет эффективность стока углерода на суше. Хотя поглотитель углерода на суше в настоящее время смягчает ~ 30% его антропогенных выбросов, неясно, сохранится ли эта способность экосистем в будущем, и, в частности, какие жёсткие ограничения по температуре, если таковые имеются, регулируют поглощение углерода. Авторы использовали крупнейшую сеть непрерывного мониторинга потока углерода с целью построения первых кривых температурного отклика для глобального поглощения углерода на суше. Показано, что средняя температура самого тёплого трёхмесячного периода прошла тепловой максимум фотосинтеза за последнее десятилетие. При более высоких температурах частота дыхания продолжает увеличиваться, в отличие от резко снижающейся скорости фотосинтеза. При отсутствии ограничений выбросов (business as usual) это расхождение приводит к сокращению почти вдвое мощности поглотителя углерода на суше уже к 2040 году.
Неопределённость в представлении состава и оптических свойств аэрозоля, образующегося при сжигании биомассы, в климатических моделях вносит свой вклад в диапазон оценки воздействия аэрозоля на поступающую солнечную радиацию. В зависимости от модели эффект такого аэрозоля на верхней границе атмосферы может варьироваться от охлаждающего до разогревающего. Связав способность поглощения аэрозолями с их временем жизни и углеродсодержащим составом из 12 наборов данных наблюдений и девяти современных моделей системы Земли / транспортно – химических моделей, авторы выявили различные степени завышенности в этих моделях оценки поглощающей способности аэрозолей, образующихся при сжигании биомассы. Модификации показателя преломления образующегося при сжигании биомассы аэрозоля, размера и состояния перемешивания улучшают соответствие модели Community Atmosphere Model version 5 с наблюдениями, что приводит к глобальному изменению прямого радиационного эффекта на -0,07 Вт м-2 и региональным изменениям на -2 Вт м−2 (Африка) и −0,5 Вт м−2 (Южная Америка умеренных широт). Приведённые результаты показывают, что современный моделируемый образующийся при сжигании биомассы аэрозоль вносит меньший вклад в потепление, чем считалось ранее, в основном из-за модельного представления состояния перемешивания аэрозолей.
Спутниковый альтиметрический мониторинг обеспечивает квазиглобальный синоптический обзор изменений уровней моря за более чем 25 лет и предоставляет индикаторы региональных уровней моря, такие как тенденции и ускорения. Оценка реалистичной неопределённости этих величин имеет решающее значение для решения текущих вопросов климатологии. Оценки неопределённости доступны лишь для глобального среднего уровня моря, но не в локальных масштабах. Авторы оценивают бюджет ошибок местной спутниковой альтиметрии, используют его для получения матриц дисперсии-ковариации локальной ошибки и оценивают доверительные интервалы для тенденций и ускорений с уровнем достоверности 90%. За период 1993–2019 гг. обнаружено, что неопределённость среднего регионального тренда уровня моря составляет 0,83 мм/год со значениями от 0,78 до 1,22 мм/год. Для ускорений погрешности варьируются от 0,057 до 0,12 мм/год со средним значением 0,062 мм/год. Также проведено исследование чувствительности с целью изучить диапазон вероятных бюджетов ошибок. Приведены региональные уровни ошибок, матрицы дисперсии и ковариации ошибок, тенденции и ускорения регионального тренда уровня моря, а также соответствующие неопределённости.
Рекордная озоновая дыра в Антарктике 2020 года наконец закрылась в конце декабря после сезона с необычными природными метеорологическими условиями и продолжающимся присутствием озоноразрушающих веществ в атмосфере. Озоновая дыра в Антарктике 2020 года быстро росла с середины августа и достигла максимума в 24,8 миллиона квадратных километров 20 сентября 2020 года, распространившись на большую часть антарктического континента.
Это была самая продолжительная и одна из самых больших и глубоких дыр с момента начала мониторинга озонового слоя 40 лет назад. Причинами стали сильный, стабильный холодный полярный вихрь и очень низкие температуры в стратосфере (слое атмосферы на высотах от 10 до 50 км). Те же метеорологические факторы также внесли свой вклад в рекордную озоновую дыру в Арктике в 2020 году.
Это контрастирует с необычно маленькой и недолговечной антарктической озоновой дырой 2019 года.
«Последние два сезона озоновой дыры демонстрируют её годовую изменчивость и улучшают наше понимание факторов, ответственных за её образование, протяжённость и особенности», - сказала Оксана Тарасова, руководитель отдела исследований атмосферной среды ВМО, курирующего Сеть станций мониторинга Глобальной службы атмосферы ВМО. «Нам необходимы дальнейшие международные действия для обеспечения соблюдения Монреальского протокола по химическим веществам, разрушающим озоновый слой. В атмосфере всё ещё содержится достаточно озоноразрушающих веществ, чтобы вызывать разрушение озонового слоя на ежегодной основе», - сказала д-р Тарасова.
Программа Глобальной службы атмосферы ВМО тесно сотрудничает со Службой мониторинга атмосферы Copernicus, НАСА, Канадским управлением по вопросам окружающей среды и изменения климата и другими партнёрами в целях мониторинга озонового слоя Земли, защищающего нас от вредных солнечных ультрафиолетовых лучей.
Сильный полярный вихрь
Разрушение озона напрямую связано с температурой в стратосфере: полярные стратосферные облака, играющие важную роль в химическом разрушении озона, образуются только при температурах ниже -78°C.
Эти полярные стратосферные облака содержат кристаллы льда, способные превращать пассивные химические соединения в реактивные, которые затем могут быстро разрушать молекулы озона, как только с появлением солнечного света запускаются химические реакции. Эта зависимость от полярных стратосферных облаков и солнечной радиации является основной причиной того, что озоновая дыра образуется только в конце зимы / начале весны.
В течение весеннего сезона в Южном полушарии (август - октябрь) озоновая дыра над Антарктикой увеличивается в размерах, достигая максимума в период с середины сентября до середины октября (изображение озоновой дыры НАСА 2020 года на её пике в сентябре на фото). Когда температура в атмосфере (стратосфере) начинает повышаться в конце весны в Южном полушарии, истощение озонового слоя замедляется, полярный вихрь ослабевает и, наконец, разрушается, к концу декабря уровни озона возвращаются к норме.
Однако в 2020 году сильный, стабильный и холодный полярный вихрь поддерживал постоянную низкую температуру озонового слоя над Антарктидой.
На протяжении большей части сезона 2020 года концентрации стратосферного озона на высоте около 20-25 км (50-100 гПа) достигали почти нулевых значений при глубине озонового слоя всего в 94 единицы Добсона, или примерно одной трети от его нормального значения.
Служба атмосферного мониторинга ЕС Copernicus сообщила, что анализ показал, что озоновая дыра закрылась 28 декабря.
Каждый сезон за появлением озоновой дыры и её развитием производится слежение с помощью спутников и ряда наземных станций наблюдения. Характеристики озоновой дыры, интерактивные карты, временные ряды, текущее состояние и прогноз готовятся и контролируются большим сообществом по озону с помощью услуг различных организаций, таких как Служба мониторинга атмосферы Copernicus, программа NASA ozonewatch, NOAA, KNMI (Нидерланды), ECCC и другие.
Монреальский протокол
Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, является знаковым многосторонним природоохранным соглашением, регулирующим производство и потребление около 100 химических веществ, называемых озоноразрушающими веществами. После запрета на галоидоуглероды озоновый слой медленно восстанавливался, и данные ясно показывают тенденцию к уменьшению площади озоновой дыры - с учётом годовых колебаний.
В последней научной оценке разрушения озонового слоя Программы ВМО / ООН по окружающей среде, выпущенной в 2018 г., сделан вывод о том, что озоновый слой находится на пути восстановления и к потенциальному возврату к 2060 г. своих значений над Антарктикой к уровням до 1980 г. Это связано с длительными временами жизни озоноразрушающих веществ в атмосфере.
Будущие климатические прогнозы показывают заметное усиление стекания Гренландского ледникового щита в 21-ом веке, что является прямым следствием сигнала полярного усиления. Региональные климатические модели являются широко используемым инструментом для сокращения разброса в ансамблях прогнозов, полученных на основе глобальных климатических моделей, для оценки воздействия глобального потепления на таяние Гренландского ледникового щита и вклад повышения уровня моря. Первоначальные результаты проекта взаимного сравнения моделей CMIP6 выявили большее повышение температуры в 21-ом веке, чем в моделях проекта CMIP5. Однако пока очень мало известно о последующих воздействиях на будущее таяние поверхности Гренландского ледникового щита и, следовательно, о вкладе в повышение уровня моря. Авторы показывают, что общий вклад Гренландского ледникового щита от потери поверхностной массы в повышение уровня моря в их региональных климатических прогнозах с высоким разрешением (15 км) составляет 17,8 ± 7,8 см в сценарии SSP585, что на 7,9 см больше, чем в расчётах по сценарию RCP8.5 с использованием входных данных CMIP5. В качестве основных причин авторы называют арктическое усиление на +1,3°C и связанные с этим обратные связи облаков и морского льда в сценарии CMIP6 SSP585. Кроме того, оценка вклада Гренландского ледникового щита в подъём уровня моря во всех сценариях выбросов показывает, что потеря массы Гренландского ледникового щита в CMIP6 эквивалентна сценарию с удвоенным глобальным радиационным форсингом в CMIP5.
Частота экстремальных климатических явлений будет меняться в ответ на изменения как «среднего» климата, так и его изменчивости. Такие индивидуальные вклады и, следовательно, фундаментальные механизмы изменения экстремальных климатических явлений остаются в значительной степени неизвестными. Авторы применили концепцию отношения вероятностей в моделировании климата для большого ансамбля, чтобы приписать изменения в экстремальных явлениях либо изменениям «среднего» климата, либо его изменчивости. Показано, что увеличение числа ежемесячных эпизодов с высокой температурой определяется средним потеплением климата. Напротив, будущие изменения ежемесячных обильных осадков в значительной степени зависят от тенденций изменчивости климата. Однако пространственные вариации значительны, что подчёркивает актуальность региональных процессов. Вклады среднего и изменчивости в отношение вероятностей в значительной степени не зависят от момента начала события, величины потепления и климатической модели. Следовательно, прогнозы экстремальных температур более надёжны, чем прогнозы экстремальных осадков, поскольку средний климат понятнее, чем его изменчивость.
Энергетический баланс нашей планеты чувствителен к пространственной неоднородности температуры поверхности моря и изменениям морского льда, но обычно это игнорируется в климатических прогнозах. Авторы показывают, что энергетический бюджет в течение последних десятилетий можно сбалансировать, объединив изменения в эффективном радиационном воздействии, линейном радиационном затухании и эффекта структуры. Эффект структуры сопоставим по величине, но противоположен по знаку чистому энергетическому дисбалансу Земли в 2000-х годах, что указывает на его важность при прогнозировании будущего климата на основе наблюдений. После того, как эффект структуры учтён, наиболее вероятное значение ожидаемого глобального потепления при современном воздействии возрастает с 1,31 К (0,99–2,33 К, 5–95 процентиль) до более чем 2 К, а ожидаемое потепление в 2100 г. увеличивается с 1,32 К (0,94–2,03 К) до более 1,5 К, хотя его величина зависит от набора данных о температуре поверхности моря. Необходимы дополнительные ограничения на эффект структуры, чтобы уменьшить неопределённость прогнозов климата.
