Изменение климата, 2001 г. Научные аспекты

	Другие доклады в этой подборке

E.6 Более широкий диапазон методов обнаружения

Температура

Благодаря использованию значительно более широкого диапазона методов обнаружения получено доказательство антропогенного влияния на климат. Одним из крупных достижений после ВДО является расширение диапазона применяемых методов и оценка того, в какой степени результаты являются независимыми от предположений, которые делались в ходе применения указанных методов. Проводились исследования с использованием модельных корреляций, исследования оптимального обнаружения с использованием одной или более фиксированных моделей и моделей переменных временных величин, а также целого ряда других методов. Благодаря увеличению количества исследований, широте применяемых методов, большей точности в оценке роли антропогенного воздействия на климат, а также четкости результатов в отношении предположений, сделанных на основе использования этих методов, повысилась достоверность этих аспектов обнаружения и объяснения.

Результаты характеризуются чувствительностью к диапазону рассматриваемых временных и пространственных масштабов. Для того чтобы отделить вынужденные проявления от внутренней изменчивости, необходимы данные за несколько десятилетий. Идеализированные исследования показали, что изменения приземной температуры поддаются обнаружению только в масштабах порядка 5000 км. Подобные исследования свидетельствуют о том, что уровень выявленной согласованности между данными имитации и наблюдений в исследованиях модельной корреляции близок к тому, который будет ожидаться в теории.

Большинство исследований с целью объяснения явлений показывают, что за последние 50 лет оценочные темпы и величина глобального потепления вследствие только повышения концентрации парниковых газов сопоставимы или превышают наблюдаемое потепление. В ходе исследований с целью определения явлений рассматривается вопрос о том, «совпадает ли с данными наблюдений величина моделированного реагирования на конкретный агент воздействия». Использование методов, учитывающих многосторонние проявления, позволило проводить исследования, в которых проводится разграничение между воздействиями на климат различных факторов. Включение временной зависимости проявлений дало возможность провести различия между естественными и антропогенными воздействиями. По мере введения большего количества моделей реагирования неизбежно возникает проблема вырождения (различные комбинации моделей, дающие почти идентичные соответствия данным наблюдений). Тем не менее даже при включении в анализ всех основных реакций явно определимым остается проявление воздействия парникового газа. Кроме того, большинство модельных оценок, учитывающих как парниковые газы, так и сульфатные аэрозоли, совпадает с данными наблюдений за этот период. Наибольшая согласованность между модельными имитациями и наблюдениями за последние 140 лет имеет место в тех случаях, когда учитываются как антропогенные, так и естественные факторы (см. рисунок ТР-15). Эти результаты показывают, что включенных воздействий достаточно для того, чтобы объяснить наблюдаемые изменения, однако это не исключает возможности того, что другие воздействия также внесли свой вклад. В целом выясняется, что величина реагирования температуры на повышение концентраций парниковых газов соответствует наблюдениям в пределах рассмотренных масштабов (см. рисунок ТР-16), однако сохраняются несоответствия между моделированной и наблюдаемой реакцией на другие естественные и антропогенные факторы.

Неопределенности в других воздействиях, которые были включены, не мешают идентификации последствий антропогенных парниковых газов в течение последних 50 лет. Сульфатное воздействие, хотя и остается неопределенным, является негативным в течение данного периода. Изменения естественного воздействия в течение большей части этого периода также оцениваются в качестве негативных. В этой связи обнаружение влияния антропогенных парниковых газов не может быть исключено либо вследствие неопределенности воздействия сульфатных аэрозолей или из-за того, что естественное воздействие не было включено во все модели имитаций. Те исследования, в которых выделяются отдельные реакции на парниковый газ, сульфатный аэрозоль и естественное воздействие, дают неопределенные оценки амплитуды проявлений сульфатных аэрозолей и естественных проявлений, однако тем не менее почти все исследования способны выявить присутствие проявления антропогенного парникового газа в последней регистрации данных о состоянии климата.

Используемые методы обнаружения и объяснения не должны характеризоваться чувствительностью к ошибкам в амплитуде среднего глобального реагирования на индивидуальные воздействия. В методах оценки проявления, испольованных в этом докладе, амплитуда проявления оценивается на основе наблюдений, а не на амплитуде моделированного реагирования. Таким образом, эти оценки не зависят от факторов, определяющих моделированную амплитуду реагирования, таких, как климатическая чувствительность использованной модели. Кроме того, если проявление, вызванное данным воздействием, оценивается в индивидуальном порядке, амплитуда в значительной степени является независимой от величины воздействия, использованного для того чтобы вызвать реакцию. Неопределенность амплитуды солнечного воздействия и косвенного воздействия сульфатных аэрозолей не должна влиять на величину оценочного проявления.

Рисунок ТР-16. (a) Оценки «коэффициентов масштаба», на которые необходимо умножить амплитуду нескольких полученных с помощью модели проявлений, с тем чтобы получить соответствующие изменения в наблюдаемой регистрации данных. Вертикальные линии обозначают диапазон неопределенности 5—95 % вследствие внутренней изменчивости. Предел, выходящий за рамки единицы измерения, означает, что данная комбинация амплитуды воздействия и реагирования, определенного посредством моделирования, совпадает с соответствующим наблюдаемым изменением, в то время как превышение нулевого показателя означает, что это проявление, полученное посредством моделирования, не поддается обнаружению. Проявления определяются в качестве ансамбля усредненного реагирования на внешние воздействия, выраженного в широком масштабе (>5 000 км) приземных температур в период 1946—1996 гг. по отношению к среднему показателю периода 1896—1996 гг. Первый табличный компонент (G) показывает коэффициент масштаба и интервал достоверности 5—95 %, полученный исходя из предположения о том, что данные наблюдений включают только реагирование на парниковые газы плюс внутреннюю изменчивость. Данный предел значительно меньше единицы (совпадает с результатами других моделей), что означает, что модели, учитывающие только воздействие парниковых газов, характеризуются существенным чрезмерным предсказанием наблюдаемого проявления потепления. Последующие восемь исходных элементов показывают коэффициенты масштаба для полученной при помощи моделей реакции на воздействие парникового газа и серы (GS), при этом в двух случаях включено косвенное воздействие серы и тропосферного озона, а в одном из них учитывается также истощение стратосферного озона (GSI и GSIO соответственно). Лишь один из этих пределов (CGCM1) соответствует единице измерения. Таким образом, имеется мало доказательств того, что модельные предсказания систематически переоценивают или недооценивают амплитуду наблюдаемого реагирования на основе предположения о том, что моделированные проявления GS и внутренняя изменчивость являются адекватным представлением (т.е. что естественное воздействие оказывает малое чистое влияние на эту диагностику). Наблюдаемая остаточная изменчивость совпадает с этим предположением во всех случаях, кроме одного (ЕСНАМ3, показано звездочкой). Подобное предположение необходимо делать для включения моделей, для которых имеется лишь имитация антропогенного реагирования, однако оценки неопределенности в этих случаях единого проявления являются неполными, поскольку они не учитывают неопределенности в естественно вызванной реакции. Эти пределы показывают, однако, высокий уровень достоверности, с которой внутренняя изменчивость, которая имитируется при помощи этих различных моделей, может быть исключена как объяснение недавнего изменения приземной температуры. Более полный анализ неопределенности дается при помощи следующих трех элементов, которые показывают соответствующие коэффициенты масштаба для отдельных проявлений парниковых газов (G), серы (S), солнечного плюс вулканического воздействия (N), только солнечного (So) и только вулканического (V) для тех случаев, когда проводилось соответствующее моделирование. В этих случаях, согласно оценкам, многосторонние факторы одновременно объясняют неопределенность в амплитуде естественно вызванной реакции. Неопределенности увеличиваются, однако проявление парникового газа остается последовательно поддающимся обнаружению. В одном случае (ЕСНАМ3) модель по-видимому переоценивает реагирование на парниковый газ (предел масштаба при проявлении G не совпадает с единицей измерения), однако этот результат зависит от того, какой компонент контроля применяется для определения пространства обнаружения. Неизвестно также, каким образом этот результат будет реагировать на включение проявления вулканического воздействия. В тех случаях, когда учитываются как солнечное, так и вулканическое воздействие (НаdCM2 и HadCM3), проявления G и S по-прежнему поддаются обнаружению и соответствуют единице измерения независимо от того, оценивались ли естественные проявления совместно или отдельно друг от друга (допуская различные ошибки в реакциях S и V). (b) Оценочные вклады в среднее глобальное потепление в течение ХХ века основано на результатах, показанных в разделе (а), с интервалами достоверности 5—95 %. Хотя эти оценки колеблятся в зависимости от того, какое проявление или воздействие предполагаются в модели и являются менее определенными, если осуществляется оценка более одного проявления, все оценки показывают существенный вклад антропогенного изменения климата в потепление в ХХ веке. [На основе рисунка 12.12]

Уровень моря

Вполне вероятно, что потепление в ХХ веке в значительной мере способствовало наблюдаемому подъему уровня моря в результате теплового расширения морской воды и крупномасштабной потери материкового льда. В рамках существующих неопределенностей как данные наблюдений, так и модели, соответствуют тому, что в течение ХХ века не происходило существенного ускорения подъема уровня моря.