Американские климатологи обнаружили, что ошибки при моделировании суточных циклов облаков в современных климатических моделях являются источником значительных погрешностей при реконструкции и прогнозировании климата на Земле. В статье, опубликованной в Nature Communications, ученые отмечают, что это не приводит к качественному изменению полученных данных, но может заметно снижать их точность.
Отражение и рассеяние света на облаках в атмосфере Земли — один из ключевых факторов, влияющих на освещенность и температуру на поверхности планеты. Поэтому толщина и площадь слоя облаков становятся одним из важных параметров при реконструкции климата с использование компьютерных моделей. Обычно в моделях пытаются наиболее точно воспроизвести среднесуточное значение, не уделяя большого внимания колебаниям свойств облаков (в первую очередь, их количеству на небе) в течение суток, которые описываются с помощью суточных циклов. Однако из-за взаимодействия с другими суточными циклами (в частности, интенсивностью солнечного света и тепловым излучением Земли), небольшой сдвиг в фазе или амплитуде цикла облаков может иметь достаточно заметные последствия для всей системы энергетических циклов на планете.
Для оценки последствий неправильного учета суточных циклов облаков в моделировании климатологи Цзюнь Инь (Jun Yin) и Амилькаре Порпорато (Amilcare Porporato) из Принстонского университета количественно сравнили данные о фазе и амплитуде колебаний площади облаков на небе, полученные из компьютерного моделирования и измеренные экспериментально со спутника. В своей работе ученые исследовали только макроскопические характеристики колебательного процесса и оценили среднеквадратичное отклонение для трех величин: среднесуточной площади покрытия, его стандартного отклонения и времени наблюдения максимального покрытия, при этом не рассматривая внутреннюю структуру облаков и распределение их оптических свойств.
Оказалось, что все климатические модели с высокой точностью могут предсказать среднесуточную площадь покрытия неба облаками. Однако стандартное отклонение, которое увеличивается при наличии сильных колебаний количества облаков в течение дня, и время наблюдения их максимального количества на небе компьютерные модели предсказывают с очень большой погрешностью. Что интересно, эта погрешность отличается по величине для участков, расположенных над сушей и над морем: суточный цикл облаков над морем климатические модели предсказывают значительно точнее.
По словам авторов работы, такие несоответствия приводят к завышенной оценке солнечного излучения, которое попадает на Землю в большинстве используемых климатических моделей. Климатологи считают, что именно эти ошибки, связанные с неучтенным суточным циклом облаков, могут быть одной из причин обязательной дополнительной подстройки климатических моделей, которая производится для соответствия между моделируемым климатом и реальным. (Одним из приемов такой подстройки, например, служит усиление при моделировании эффекта альбедо — отражательной способности облаков — в случае, если площадь покрытия оказывается заниженной).
При этом ученые отмечают, что глобальное потепление довольно слабо влияет на суточные циклы облаков, поэтому погрешность в моделировании не приводит к возникновению значительных ошибок при прогнозировании климатических изменений в ближайшем будущем. Однако, эти погрешности могут приводить к изменениям механизмов взаимного влияния океана, атмосферы и участков суши друг на друга при формировании климата. Ученые считают, что учет суточных циклов облаков значительно повысит надежность моделирования и точность климатических предсказаний.
Система облаков, которая отражает и рассеивает часть солнечного света, влияет на климат не только на Земле, но и на других небесных телах. В частности, с помощью моделирования климата на Венере астрофизики показали, что из-за наличия облаков несколько миллиардов лет назад климат на планете мог быть пригодным для жизни.
Александр Дубов
Такие прогнозы содержит новый доклад ЮНИСЕФ
Даже если снизить антропогенные выбросы парниковых газов, к 2050 году каждый ребенок в мире рискует столкнуться с частыми волнами жары, и трое из четырех — с длительными волнами жары. Поэтому для защиты детей от неизбежного воздействия потепления нужно принимать меры по адаптации к изменению климата и финансово поддерживать развивающиеся страны. Такие прогнозы и рекомендации содержит доклад ЮНИСЕФ. Волнами жары называют периоды чрезвычайно жаркой погоды, которые длятся несколько дней. Изменение климата приводит к тому, что волны жары происходят все чаще и становятся все интенсивнее. Наиболее опасны они для людей с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой системы, детей и пожилых. Известно, что высокие температуры повышают риски развития респираторных заболеваний у детей и нарушают их сон. Новый доклад ЮНИСЕФ посвящен воздействию волн жары на детей по всему миру в наше время (по данным на 2020 год) и прогнозу такого воздействия к середине XXI века. Эксперты организации предположили, что с введением ограничений на антропогенные выбросы парниковых газов средняя температура в мире к 2050 году вырастет на 1,7 градуса относительно доиндустриального уровня; без ограничений — на 2,4 градуса Цельсия. Они выделили четыре показателя воздействия жары на детей: подверженность влиянию частых волн жары (больше 4,5 таких событий в год в год), длительных волн жары (дольше 4,7 дня), сильных волн жары и подверженность влиянию экстремально высоких температур (выше 35 градусов цельсия в течение более 83 дней в году). В России, согласно тексту доклада, сейчас 11 процентов детей (3,3 миллиона) подвергается риску из-за сильных волн жары, 25 процентов детей (7,7 миллиона) — из-за частых волн жары и 78 процентов детей (23,7 миллиона) — из-за продолжительных волн жары. Если не ограничить выбросы парниковых газов, то в 2050 году от частых волн жары будут страдать все дети в России (предполагается, что их на этот момент будет 26,4 миллиона), а от продолжительных волн жары — почти все (98 процентов). С сильными волнами жары будет сталкиваться 82 процента российских детей. Во всем мире сейчас каждый четвертый ребенок подвержен воздействию частых и длительных волн жары, каждый третий ребенок — воздействию экстремально высоких температур и 28 миллионов детей — сильным волнам жары. К 2050 году даже при ограничении антропогенных выбросов парниковых газов каждый ребенок мира будет подвержен воздействию частых волн жары; трое из четырех детей — воздействию продолжительных волн жары; 40 процентов детей — воздействию экстремально высоких температур и 100 миллионов детей — воздействию сильных волн жары. Таким образом, к середине века здоровью всех детей в мире в том или ином виде будет угрожать жара. Авторы доклада отметили, что полученные прогнозы указывают на необходимость не только сокращать выбросы парниковых газов, но и начать принимать меры смягчения неизбежного воздействия жары на здоровье детей, в частности, обеспечивать образование в области изменения климата и климатических рисков. Также они предлагают развитым странам перечислять средства в пользу развивающихся стран и живущих в них детей на адаптацию к потеплению. Ранее ученые установили, что рекордная жара лета 2022 года унесла жизни не менее 60 тысяч европейцев. Эксперты ВМО прокомментировали это исследование и отметили, что такие оценки можно считать консервативными, и к 2050 году уже половина жителей Европы летом будет сталкиваться с тепловым стрессом.