NASA
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.
Пример суточного цикла относительной площади покрытия неба облаками. Красной пунктирной линией показано среднесуточное значение, голубой полосой — стандартное отклонение, с синей пунктирной линией — время наблюдения максимального количества облаков
J. Yin & A. Porporato /Nature Communications, 2017
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.
Среднеквадратичные отклонения результатов компьютерного моделирования (с использованием нескольких наиболее популярных моделей) от измерений спутника для относительной площади покрытия неба облаками (сверху), ее стандартного отклонения (посередине) и времени наблюдения максимального количества облаков (снизу)
J. Yin & A. Porporato /Nature Communications, 2017
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.