Региональные тренды в отношении экстремальных явлений в докладе МГЭИК 2021 года
- Author(s):
- Валери Массон-Дельмотт и Паньмао Чжай
В основе данного резюме лежит вклад Рабочей группы 1 Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) в Шестой доклад об оценке (ДО6): Climate 2021: The Physical Science Basis (Изменение климата в 2021 году: физическая научная основа). Около 1/3 доклада посвящено региональной климатической информации с оценкой наблюдаемых и прогнозируемых изменений в климатических факторах воздействия, которые представляют собой физические условия климатической системы (например средние значения, явления, экстремальные значения), влияющие на элемент общества или экосистемы. В этом резюме описывается вклад физической науки в оценку рисков, связанных с климатом, без прогнозирования того, предоставляют ли их последствия потенциальные возможности или являются пагубными (как в случае с опасными явлениями). Более подробная информация об экстремальных явлениях в условиях меняющегося климата содержится в полном докладе, особенно в главе 11 (Экстремальные метеорологические и климатические явления в условиях меняющегося климата), главе 9 (Изменения в океане, криосфере и уровне моря), главе 12 (Информация об изменении климата для регионального воздействия и для оценки рисков), Техническом резюме, а также в интерактивном атласе ДО6 (http://interactive-atlas.ipcc.ch). Обобщенные данные о региональных изменениях также доступны в виде двухстраничных резюме для крупных регионов (региональные информационные бюллетени, www.ipcc.ch/AR6/WG1).
Антропогенное изменение климата уже влияет на многие метеорологические и климатические экстремальные явления во всех регионах земного шара
За последнее десятилетие превышение глобальной приземной температуры относительно уровня 1850–1900 годов достигло примерно 1,1 °C. Это наблюдаемое потепление является наиболее достоверной оценкой антропогенного потепления. Не вызывает сомнения тот факт, что влияние человека способствовало потеплению климатической системы.
С момента публикации предыдущей оценки МГЭИК в 2013 году (ДО5) свидетельства наблюдаемых изменений и объяснение их причин влиянием человека стали более очевидными для многих типов экстремальных явлений. В частности это относится к волнам тепла, экстремальным осадкам, засухам, тропическим циклонам, морским волнам тепла, экстремальным уровням моря и комбинированным экстремальным явлениям (табл. 1).
Таблица 1. Сводная таблица наблюдаемых изменений экстремальных явлений, объяснения их причин с 1950 года (если не указано иное) и прогнозируемых изменений при глобальном потеплении на 1,5; 2 и 4 °C в глобальном и континентальном масштабах (Источник: AR6 WGI TS, Table TS.2) |
Понимание прошлых и будущих изменений экстремальных метеорологических и климатических явлений расширилось благодаря улучшению комплектов данных наблюдений, пониманию физической природы процессов, увеличению доли научной литературы, объединяющей различные наборы доказательств, и улучшению доступа к различным типам климатических моделей. Благодаря новым методам и анализам, основанным на различных наборах доказательств, стала более очевидной связь изменений региональных экстремальных явлений с влиянием человека.
|
В частности установление причины явления в настоящее время является важным фактором для оценки изменений экстремальных явлений в региональных масштабах. Объяснение причины экстремальных явлений стало важной областью климатических исследований с растущим объемом литературы. В ней приводятся доказательства того, что парниковые газы и другие внешние воздействия повлияли на отдельные экстремальные явления, при этом антропогенные факторы отделяются от естественной изменчивости. Региональные экстремальные явления, которые были изучены, географически распределяются неравномерно. Некоторые явления, например экстремальные осадки в Соединенном Королевстве, волны тепла в Австралии или ураган «Харви», обрушившийся на Техас в 2017 году, были изучены тщательно. В то же время многие экстремальные явления, оказавшие сильное воздействие, не были изучены, особенно в развивающихся странах, где исследования по установлению причины явлений, как правило, отсутствуют по различным причинам, включая отсутствие данных наблюдений, надежных климатических моделей и научного потенциала. Хотя изученные явления не являются репрезентативными, а результаты могут содержать ошибки в отборе информации, большое количество таких исследований свидетельствует о том, что изменения в свойствах этих локальных и отдельных явлений соответствуют ожидаемым последствиям антропогенного воздействия на климат и могут быть отнесены к внешним факторам.
В глобальном масштабе явления экстремальной жары (включая волны тепла) (рис. 1) стали более частыми и более интенсивными в большинстве регионов суши с 1950-х годов, в то время как явления экстремального холода (включая волны холода) стали менее частыми и менее суровыми, при этом существует высокая степень достоверности того, что антропогенное изменение климата является основным движущим фактором этих изменений (рис. 2).
Крайне маловероятно, что некоторые явления экстремальной жары, наблюдавшиеся в последнее десятилетие, могли бы возникнуть без воздействия человека на климатическую систему. В то время как города усиливают антропогенное потепление на местном уровне, нулевая обработка почвы, орошение и расширение посевов ослабили рост экстремальных температурных показателей летом в некоторых регионах, например, в центральной части Северной Америки (средняя степень достоверности).
С 1980-х годов частота морских волн увеличилась примерно в два раза, а по меньшей мере с 2006 года влияние деятельности человека, по всей вероятности, в значительной степени способствовало увеличению частоты этих волн.
С 1950-х годов частота и интенсивность сильных осадков увеличились на большей части территории суши, где данных наблюдений достаточно для анализа наблюдаемых изменений (в частности, в Северной Америке, Европе и Азии), и вероятно, основным движущим фактором является антропогенное изменение климата (рис. 2).
|
|
Антропогенное изменение климата способствовало усилению сельскохозяйственных и экологических засух в засушливых регионах из-за увеличения эвапотранспирации суши (рис. 3).
Вероятно, что за последние четыре десятилетия глобальная доля возникновения сильных (категория 3–5) тропических циклонов увеличилась, а широта, на которой тропические циклоны на западе северной части Тихого океана достигают своей максимальной интенсивности, сместилась к северу. Эти изменения не могут быть объяснены только внутренней изменчивостью. Степень достоверности долгосрочных (от нескольких десятилетий до столетия) тенденций, отражающих все категории тропических циклонов является низкой. Исследования причин явлений и понимание физической природы показывают, что антропогенное изменение климата увеличивает количество сильных осадков, связанных с тропическими циклонами (высокая степень достоверности), однако недостаток данных препятствует четкому выявлению прошлых тенденций в глобальном масштабе.
Скорее всего, с 1950-х годов влияние человека повысило вероятность возникновени комбинированных экстремальных явлений. Это включает увеличение частоты одновременных волн тепла и засух в глобальном масштабе (высокая степень достоверности); пожароопасной погоды в некоторых регионах (например в Южной Европе, Северной Евразии, США, Австралии); и паводков, вызванных сочетанием нескольких факторов, в некоторых местах, включая побережье США (средняя степень достоверности).
Средний глобальный уровень моря с 1901 по 2018 год поднялся примерно на 0,20 метра, и темпы подъема ускорились с конца 1960-х годов. Региональное изменение уровня моря было основным фактором изменения экстремальных уровней спокойной воды по данным наблюдений квазиглобальной сети мареографов в течение двадцатого века. Приливные наводнения, которые в период 1960–1980 годов происходили пять раз в год, в период 1995–2014 годов происходили в среднем более восьми раз в год (высокая степень достоверности) (рис. 7).
Частота и интенсивность прогнозируемых изменений экстремальных явлений увеличиваются с каждым дополнительным приращен потепления. В каждом регионе все чаще будут происходить одновременные и множественные изменения.
Будущие выбросы вызывают будущее дополнительное потепление. Ожидается, что уровень глобального потепления на 1,5 °C (усредненный за 20 лет) относительно 1850–1900 годов будет достигнут в ближайшей перспективе (2021–2040 годы). Если выбросы парниковых газов останутся близкими к текущему уровню еще несколько десятилетий или увеличатся, то в среднесрочной перспективе (2041–2060 годы) будет преодолен уровень глобального потепления на 2 °C, однако достижения такого уровня потепления можно будет избежать при быстром и сильном сокращении выбросов СО2, метана и других парниковых газов.
Частота экстремальных температурных явлений и осадков в нынешнем климате будет меняться с каждым приращением потепления, при этом теплые экстремальные явления станут более частыми (практически достоверно), холодные экстремальные явления станут менее частыми (чрезвычайно вероятно), а экстремальные осадки станут более частыми в большинстве мест (очень вероятно) (табл. 1, рис. 3, 4, 5, 6). Прогнозируемое увеличение экстремального количества сильных осадков приводит к увеличению частоты и масштабов паводков, вызванных дождями.
|
|
|
|
В некоторых среднеширотных и полузасушливых регионах, а также в районе южноамериканского муссона прогнозируется наибольшее повышение температуры в самые жаркие дни, примерно в 1,5–2 раза больше по сравнению с темпами глобального потепления (высокая степень достоверности). Согласно прогнозам, в Арктике произойдет наибольшее повышение температуры в самые холодные дни, примерно в три раза превышающее темпы глобального потепления (высокая степень достоверности).
При дальнейшем глобальном потеплении повторяемость морских волн тепла будет продолжать увеличиваться (высокая степень достоверности), особенно в тропической части океана и Арктике (средняя степень достоверности) (рис. 7).
Более теплый климат увеличивает перенос влаги в метеорологические системы, что делает сезоны дождей и сами дожди более интенсивными (высокая степень достоверности). Увеличение влагоемкости в приземном слое атмосферы примерно на 7 % в расчете на 1 °C потепления приводит к аналогичной реакции в виде интенсификации сильных осадков во временных масштабах — от субсуточного до сезонного, увеличивая степень серьезности риска паводков (высокая степень достоверности) (рис. 3). Поэтому средняя и максимальная скорость выпадения дождевых осадков, связанная с тропическими и внетропическими циклонами, атмосферными реками и сильными конвективными штормами, также увеличится при будущем потеплении (высокая степень достоверности) (рис. 5). Прогнозируется, что межгодовая изменчивость осадков и стока на суше будет увеличиваться быстрее, чем изменения среднесезонных осадков в течение всего года в тропиках и в летний период в других местах (средняя степень достоверности). Кроме того, прогнозируется увеличение субсезонной изменчивости осадков, при этом количество дождливых дней уменьшится, а среднесуточная интенсивность осадков увеличится во многих регионах суши (высокая степень достоверности). Прогнозируется, что доля интенсивных тропических циклонов (категории 4–5) и пиковые скорости ветра наиболее интенсивных тропических циклонов будут увеличиваться в глобальном масштабе при усилении глобального потепления (высокая степень достоверности) (табл. 1).
|
Каждые дополнительные 0,5 °C глобального потепления также вызывают четко различимое увеличение интенсивности и частоты сельскохозяйственных и экологических засух в некоторых регионах (высокая степень достоверности) (рис. 3). Существенные изменения в интенсивности и частоте метеорологических засух наблюдаются в некоторых регионах при каждом дополнительном повышении глобального потепления на 0,5 °C (средняя степень достоверности), при этом для большинства регионов наблюдается усиление метеорологических засух. Усиление частоты и интенсивности гидрологических засух становится более значительным при повышении глобального потепления в некоторых регионах (средняя степень достоверности). Согласно прогнозам, изменчивость дождевых осадков, связанная с ЭльНиньо/Южным колебанием, усилится ко второй половине XXI века при средних или высоких выбросах парниковых газов и глобальном потеплении выше 2 °C.
При дополнительном глобальном потеплении даже на 1,5 °C будет наблюдаться увеличение повторяемости некоторых экстремальных явлений, беспрецедентное в истории наблюдений. Прогнозируемое процентное изменение частоты появления более значительно для более редких явлений (высокая степень достоверности) (табл. 2). Согласно имеющимся прогнозам, во многих регионах при более высоком уровне глобального потепления вероятность возникновения комбинированных явлений возрастет (высокая степень достоверности). В частности, одновременно происходящие волны тепла и засухи, вероятно, станут более частыми. Одновременные экстремальные явления во многих местах, в том числе в районах, где выращиваются сельскохозяйственные культуры, станут более частыми при повышении температуры на 2 °C и выше по сравнению с eе повышением на 1,5 °C (высокая степень достоверности). Некоторые комбинированные экстремальные явления, маловероятные в прошлых и нынешних климатических условиях, станут более частыми, и возрастет вероятность возникновения явлений, характеризующихся повышенной интенсивностью, продолжительностью и/или пространственной протяженностью и являющихся беспрецедентными в истории наблюдений. Вероятность паводков в результате комбинированного воздействия (штормовой нагон, экстремальные дождевые осадки и/или речной сток) будет продолжать расти как из-за повышения уровня моря, так и из-за увеличения количества сильных осадков, включая изменения в интенсивности осадков, связанных с тропическими циклонами (высокая степень достоверности) (рис. 8).
|
Практически достоверно, что глобальный средний уровень моря продолжит повышаться до 2100 года и в течение последующих столетий и будет оставаться повышенным в течение тысяч лет. Вероятный диапазон повышения уровня моря выше уровня 1995–2014 годов составляет от 0,15 до 0,30 м к 2050 году. Повышение уровня моря к 2100 году сильно зависит от будущих выбросов, достигая около 0,40 м для очень низких уровней выбросов (глобальное потепление близко к 1,5 °C) или около 0,8 м для очень высоких уровней выбросов (глобальное потепление выше 4 °C) и на 1 м больше, если начнутся процессы дестабилизации ледяного покрова, связанные с глубокой неопределенностью.
Весьма вероятно и практически достоверно, что повышение уровня моря относительного среднего значения по региону будет продолжаться в течение всего XXI века, за исключением нескольких регионов, характеризующихся значительными темпами геологического подъема суши. Примерно на двух третях мирового побережья прогнозируется региональное повышение относительного уровня моря в пределах ±20 % от среднего глобального повышения (средняя степень достоверности); данные прогноза доступны на сайте https://sealevel.nasa.gov/ipcc-ar6-sea-level-projection-tool. Вследствие повышения относительного уровня моря случаи экстремального подъема уровня моря, которые в недавнем прошлом происходили раз в столетие, согласно прогнозам, будут происходить в 20–30 раз чаще к 2050 году и в 160–530 раз чаще — к 2100 году, и, по крайней мере, ежегодно в 20–30 % мест расположения мареографов к 2050 году и в 60–80 % всех мест расположения мареографов к 2100 году (высокая степень достоверности). Повышение относительного уровня моря способствует увеличению частоты и степени опасности прибрежных паводков в низменных районах и береговой эрозии для большинства песчаных побережий (высокая степень достоверности).
Дальнейшая урбанизация, наряду с более частыми экстремально высокими температурами, повысит интенсивность волн тепла (весьма высокая степень достоверности). Урбанизация также увеличивает количество средних и сильных осадков над городами и/или c их подветренной стороны (средняя степень достоверности) и обусловленную этим интенсивность стока (высокая степень достоверности). В прибрежных городах сочетание более частых экстремальных явлений, связанных с уровнем моря (возникающих из-за повышения уровня моря и штормового нагона), и экстремальных явлений, связанных с дождями/ речными стоками, повышает вероятность паводков (высокая степень достоверности).
Исходя из палеоклиматических и исторических данных, представляется вероятным, что в течение XXI века произойдет как минимум одно крупное извержение вулкана. Такое извержение окажет временное влияние на многие факторы, оказывающие воздействие на климат (средняя степень достоверности). Природные движущие факторы и внутренняя изменчивость будут модулировать изменения, вызванные деятельностью человека, особенно в региональных масштабах и в ближайшей перспективе, оказывая при этом незначительное воздействие на столетнее глобальное потепление. Это важно принимать во внимание при учете всего спектра возможных изменений.
Изменения экстремальных явлений будут более распространенными и выраженными при более высоких уровнях потепления
При глобальном потеплении на 1,5 °C прогнозируется, что интенсивность и частота сильных осадков и связанных с ними паводков увеличится в большинстве регионов Африки и Азии (высокая степень достоверности), Северной Америки (средняя или высокая степень достоверности) и Европе (средняя степень достоверности). Кроме того, по сравнению с 1850–1900 годами, прогнозируются более частые и/или сильные сельскохозяйственные и экологические засухи в нескольких регионах на всех континентах, кроме Азии (средняя степень достоверности); усиление метеорологических засух также прогнозируется в нескольких регионах (средняя степень достоверности).
При глобальном потеплении на 2 °C уровень достоверности и масштаб изменения засух, сильных и средних осадков увеличиваются по сравнению с потеплением на 1,5 °C. Прогнозируется, что сильные осадки и связанные с ними паводки станут более интенсивными и частыми на островах Тихого океана и во многих регионах Северной Америки и Европы (уровень достоверности от среднего до высокого). Эти изменения также наблюдаются в некоторых регионах Австралазии, Центральной и Южной Америки (средняя степень достоверности). В ряде регионов Африки, Южной Америки и Европы прогнозируется увеличение частоты и/или суровости сельскохозяйственных и экологических засух со средней или высокой степенью достоверности; их усиление также прогнозируется в Австралазии, Центральной и Северной Америке и Карибском бассейне со средней степенью достоверности. Согласно имеющимся прогнозам, в небольшом количестве районов Африки, Австралазии, Европы и Северной Америки также будет наблюдаться усиление гидрологических засух, и в нескольких районах прогнозируется увеличение или уменьшение случаев метеорологической засухи, при этом в большем количестве регионов прогнозируется их увеличение (средняя степень достоверности). Изменения в конкретных регионах включают усиление тропических циклонов и/или внетропических циклонов (средняя степень достоверности), рост числа речных паводков (средняя или высокая степень достоверности) и увеличение частоты наступления пожароопасной погоды (средняя или высокая степень достоверности). Для большинства регионов характерна низкая степень достоверности относительно возможных будущих изменений таких явлений, как град, ледяные дожди, сильные штормы, пыльные бури, обильные снегопады и оползни.
|
В будущем, по мере дальнейшего потепления климата, будут происходить беспрецедентные экстремальные явления. Эти экстремальные явления будут более интенсивными, более масштабными и будут происходить чаще, чем раньше. Экстремальные явления могут также возникать в новых местах, в другое время в течение года или как беспрецедентные комбинированные явления. Более того, беспрецедентные явления будут происходить чаще при более высоких уровнях потепления, например при глобальном потеплении на 3 °C по сравнению с глобальным потеплением на 2 °C (табл. 2, рис. 9).
В случае низких или очень низких выбросов парниковых газов, по сравнению со средним, высоким или очень высоким уровнем выбросов парниковых газов в ближайшие десятилетия, изменения факторов, влияющих на климат, будут значительно меньше после 2040 года. К концу столетия увеличение частоты экстремальных явлений, связанных с уровнем моря, сильных осадков и вызванных дождями паводков, превышение пороговых значений экстремальной жары, опасных для сельского хозяйства и здоровья (см. рис. 5), а также количество регионов, где такие превышения имеют место, будут более ограниченными.
В этом резюме освещается текущее состояние знаний о конкретных экстремальных явлениях и важность подготовки к таким изменениям на основе обобщения региональной климатической информации. Обобщение этой информации является результатом совместной деятельности ученых, практиков и пользователей для поддержки решений по адаптации и управлению рисками
Литература
IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.