Анализ роли естественных и антропогенных факторов изменений климата на основе данных палеореконструкций, инструментальных наблюдений и модельных расчетов
Диссертация
Автор принимал участие во всех этапах работы, в том числе в формулировке задач и интерпретации полученных результатов. Основные результаты диссертационной работы получены автором лично. Автором были проведены все расчеты, связанные с анализом используемых данных палеореконструкций, наблюдений, реанализа и модельных расчетов, за исключением расчетов с оптимизированной базисной функцией при… Читать ещё >
Содержание
- 1. Диагностика взаимных изменений радиационно-активных компонент и температурного режима атмосферы по палеореконструкциям
- 1. 1. Используемые данные и методы анализа
- 1. 2. Диагностика взаимных изменений содержания парниковых газов и температурного режима атмосферы по палеореконструкциям антарктической станции Восток
- 1. 3. Диагностика взаимных изменений температурного режима и содержания аэрозолей в атмосфере по палеореконструкциям антарктической станции Восток
- 1. 4. Обсуждение результатов главы
- 2. Диагностика роли естественных и антропогенных факторов современных изменений климата
- 2. 1. Взаимосвязь климатических изменений с изменениями солнечной активности по данным наблюдений, реконструкций и модельным расчётам
- 2. 2. Оценка скорости потепления в регионах с наибольшими наблюдаемыми трендами за последние десятилетия с оценкой роли естественных и антропогенных причин
- 2. 3. Обсуждение результатов главы
- 3. Исследование роли различных факторов на возможные изменения климата в XXI веке с использованием климатической модели промежуточной сложности
- 3. 1. Анализ влияния взаимодействия земной климатической системы с углеродным циклом на чувствительность ее температурного режима
- 3. 2. Оценка влияния возможных вариаций солнечной активности на климатические изменения
- 3. 3. Обсуждение результатов главы
Список литературы
- Барков Н.И., Вострецов Р. Н., Липенков В .Я., Саламатин А. Н. Колебания температуры воздуха и осадков в районе станции Восток на протяжении четырех климатических циклов за последние 420 тысяч лет // Арктика и Антарктика. 2002. Вып.1(35). С.82−97.
- Безверхний В.А. Развитие метода вейвлет-преобразования для анализа геофизических данных // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т.37. No. 5. С. 630−638.
- Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. JL: Гидрометиздат, 1980
- Будыко М.И., Ронов А. Б., Яншин A.JI. История атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1985.
- Вакуленко Н.В., Котляков В. М., Монин А. С., Сонечкин Д. М. Доказательство упреждения изменений концентрации парниковых газов вариациями температуры в данных станции «Восток» // Доклады РАН. 2004. Т.397, No.5. С. 686−690.
- Васильчук Ю.К., Котляков В. М. Основы изотопной геокриологии и гляциологии // М.: Изд-во МГУ, 2000, 614 с.
- Володин Е.М., Дианский Н. А. Воспроизведение изменений климата в 1922 столетиях с помощью модели общей циркуляции атмосферы и океана // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т.43. N.3. С.291−306.
- Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации (ВНИИГМИ) Мировой центр данных: http ://meteo.ru/institute/
- Голубятников JI. JL, Мохов И. И., Денисенко Е. А., Тихонов В. А. Модельные оценки влияния изменений климата на растительный покров и сток углерода из атмосферы // Изв. РАН, Физика атмосферы и океана. Т. 41. No Л. С.22−32.
- Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Колебания и изменения климата на территории России // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т.39. No.2. С.166−185.
- Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата // Метеорология и гидрология. 2004. No. 4. Р. 50−66.
- Дымников В.П., Лыкосов В. Н., Володин Е. М. Проблемы моделирования климата и его изменений // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т.42, No5. С.618−636.
- Дымников В.П., Лыкосов В. Н., Володин Е. М., Галин В. Я., Глазунов А.В.,
- Грицун А.С., Дианский Н. А., Толстых М. А., Чавро А. И. Моделирование климата и его изменений // Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования, М.: Наука, 2005, Т.2, С.38−175.
- Елисеев А.В., Мохов И. И., Карпенко А. А. Взаимодействие климата и углеродного цикла в XX—XXI вв.еках в модели климата промежуточной степени сложности. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т.43. No.l. С.3−17.
- Израэль Ю.А., Груза Г. В., Катцов В. М., Мелешко В. П. Изменения глобального климата. Роль антропогенных воздействий // Метеорология и гидрология. 2001. No.5. С.5−21.
- Каппелини В., Константинидис А.Дж., Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение. М.: Энергоатомиздат, 1983. 360 с.
- Катцов В.М., Мелешко В. П. Сравнительный анализ моделей общей циркуляции атмосферы и океана, предназначенных для оценки будущихизменений климата. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т.40. No.6. С.723−736.
- Катцов В.М., Спорышев П. В. Пространственно-временные особенности глобального потепления // Доклады РАН. 2006. Т.410. No.4. С.532−537.
- Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем // М.: МАИК «Наука/Интерпериодика». 2001. 351 с.
- Котляков В.М., Лориус К. Четыре климатических цикла по данным ледяного керна из глубокой скважины на станции Восток в Антарктиде // Известия РАН. Сер. географич. 2000. No. 1. С.7−19.
- Липенков В .Я., Барков Н. И., Саламатин А. Н. История климата и оледенения Антарктиды по результатам изучения ледяного керна со станции Восток // Пробл. Арктики и Антарктики. 2000. Вып.72. С.197−236.
- Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.- МИР, 1990 г.
- Миланкович М. Математическая климатология и астрономическая теория колебаний климата. М.-Л.: ГОНТИ. 1939. 207 с.
- Монин А.С., Сонечкин Д. М. Колебания климата. М.: Наука, 2005,192 с.
- Мохов И.И., Безверхний В. А., Елисеев А. В., Карпенко А. А. Модельные оценки глобальных климатических изменений в XXI веке с учетомразличных сценариев вариаций солнечной активности // Доклады РАН. 2006. Т.411. No.2. С.250−253.
- Мохов И.И., Безверхний В. А., Карпенко А. А. Циклы Миланковича и эволюция характеристик климатического режима и состава атмосферы по данным ледяных кернов с антарктической станции Восток // Материалы гляциологических исследований. 2003. Т.95. С.3−8.
- Мохов И.И., Елисеев А. В., Демченко П. Ф., Хон В.Ч., Акперов М. Г., Аржанов М. М., Карпенко А. А., Тихонов В. А., Чернокульский А. В. Климатические изменения и их оценки с использованием глобальной модели ИФА РАН // Доклады РАН. 2005. Т.402. No.2. С.243−247.
- Мохов И.И., Елисеев А. В., Карпенко А. А. Чувствительность к антропогенным воздействиям глобальной климатической модели ИФА РАН с интерактивным углеродным циклом // Доклады РАН. 2006. Т.407. No.3. С.400−404.
- Мохов И.И., Карпенко А. А. Моделирование потепления в районе Антарктического полуострова // Труды конференции «Россия в Антарктике», (в печати).
- Мохов И.И., Карпенко А. А., Стотт П. А. Наибольшие скорости регионального потепления климата в последние десятилетия с оценкой роли естественных и антропогенных причин // Доклады РАН. 2006. Т.406. No.4. С. 538−543.
- Переведенцев, Ю.П. Современные глобальные и региональные изменения климата // Географический вестник. Пермь, ПТУ. 2006. No.2. С.25−32.
- Семенов С.М., Ясюкевич В. В., Гельвер Е. С. Выявление климатогенных изменений. М.: Метеорология и гидрология. 2006. 325 с.
- Тарко A.M. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов. М.: Физматлит. 2005. 408 с.
- Bacastow R. // Carbon Cycle Modelling, SCOPE-16 (eds. Bolin В.). N.Y.: J. Wiley and Sons. P.95−101.
- Bala G., Caldeira K., Mirin A. et al. Multicentury changes to the global climate and carbon cycle: Results from a coupled climate and carbon cycle model // J. Climate. 2005. V.18. No.21. P.4531−4544.
- British Antarctic Survey: http://www.antarctica.ac.uk/
- Brovkin V., Bendtsen J., Claussen M. et al. Carbon cycle, vegetation, and climate dynamics in the Holocene: Experiments with the CLIMBER-2 model // Glob. Biogeochem. Cycles. 2002. V. 16. N. 4. P. 1139.
- Brovkin V., Sitch S., von Bloh W. et al. Role of land cover changes for atmospheric C02 increase and climate change during the last 150 years // Glob. Change Biol. 2004. V.10. P.1253−1266.
- Cao M., Prince S.D., Small J., Goetz S.J. Remotely sensed interannual variations and trends in terrestrial net primary productivity 1981−2000 // Ecosystems. 2004. V.7. P.233−242.
- Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate
- Change. Ed. By J.T. Houghton, Y. Ding et al. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 2001. 881 pp.
- Climate Change. The Intergovernmental Panel on Climate Change Scientific Assessment. Ed. By J.T. Houghton, G.J. Jenkins, J.J.Ephraums. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 1990. 365 pp.
- Climate Change: The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment, Intergovernmental Panel on Climate Change. Houghton J.T., Callander B.A., Varney S.K. (eds.). Cambridge: Cambridge University Press. 1992.198 p.
- Climate Research Unit (University of East Anglia): http://www.cru.uea.ac.uk
- Cox P.M., Betts R.A., Jones C.D., Spall, S. A., Totterdell, I. J. Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model // Nature. 2000. V.408. P. 184−187.
- Cubasch U., Voss R., Hegerl G.C., Waszkewitz J., Crowley T.J. Simulation of the influence of solar radiation variations on the global climate with an ocean-atmosphere general circulation model // Clim. Dyn. 1997. V.13. No. l 1. P.757−767
- Cuffey K.M., Vimeux F. Covariation of carbon dioxide and temperature from the Vostok ice core after deuterium-excess correction // Nature. 2001. V.412. P.523−527.
- Dufresne J.-L., Friedlingstein P., Berthelot M. et al. On the magnitude of positive feedback between future climate change and the carbon cycle // Geophys. Res. Lett. 2002. V.29. No. 10. P.1405.
- Eddy J.A. The Maunder Minimum // Science. New Series. 1976. V.192. No.4245. P. 1189−1202.
- Eliseev A.V., Mokhov I.I. Carbon cycle-climate feedback sensitivity to parameter changes of a zero-dimensional terrestrial carbon cycle scheme in a climate model of intermediate complexity // Theor. Appl. Climatol. 2007. (in press).
- EPICA community members. Eight glacial cycles from an Antarctic ice core // Nature. 2004. V.429. P.623−628.
- Etheridge D.M., Steele L.P., Langenfelds R.L. et al. Natural and anthropogenic changes in atmospheric C02 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn // J. Geophys. Res. 1996. V.101. No. D2. P.4115−4128.
- Farquhar G.D., von Caemmerer S., Berry J.A. A biochemical model of photosynthetic C02 assimilation in leaves of C3 species // Planta. 1980. V.149. P.78−90.
- Friedlingstein P., Cox P., Betts R. et al. Climate-carbon cycle feedback analysis, results from the C4MIP model intercomparison // J. Climate. 2006. V.19. N.14. P.3337−3353.
- Friedlingstein P., Dufresne J.-L., Cox P.M., Rayner P. How positive is the feedback between climate change and the carbon cycle? // Tellus. 2003. V.55B. No.2. P.692−700.
- Gerald A. Meehl, Warren M. Washington, Caspar M. Ammann, Julie M. Arblaster, Т. M. L. Wigley, and Claudia Tebaldi. Combinations of natural and anthropogenic forcings in twentieth-century climate // Climate. 2004. V.17. No. 19. P.3721−3727.
- Gildor H., Ghil M. Phase relations between climate proxy records: Potential effect of seasonal precipitation changes // Geophys. Res. Lett. 2002. V.29. No.2. DOI 10.1029/2001GL013781
- Govindasamy В., Thompson S., Mirin A. et al. Increase of carbon cycle feedback with climate sensitivity: results from a coupled climate and carbon cycle model // Tellus. 2005. V.57B. No.2. P. 153−163.
- Grinsted A., Moore J.C., Jevrejeva S. Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. V. l 1. P.561−566.
- Handorf D., Petoukhov V.K., Dethloff K., A.V. Eliseev, A. Weisheimer, I.I. Mokhov. Decadal climate variability in a coupled atmosphere-ocean climate model of moderate complexity // J. Geophys. Res. 1999. V. l04. No. D22. P.27 253−27 275.
- Hansen J., Fung I., Lacis A., Rind D., Lebedeff S., Ruedy R., Russell G., Stone P. Global climate changes as forcast by Goddard Institute for Space Studies 3-dimensional model // J. Geophys. Res. 1988. V.93. P.9341−9364.
- Hansen J., Ruedy R., Glascoe J., Sato M. Global temperature change // J. Geophys. Res. 1999. V.104(D24). P.30 997−31 022.
- Houghton R.A. Revised estimates of the annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management 1850−2000 // Tellus. 2003. V.55B. No.2. P.378−390.
- House J.I., Prentice I.C., Ramankutty N. et al. Reconciling apparent inconsistencies in estimates of terrestrial C02 sources and sinks // Tellus. 2003. V.55B. No.2. P.345−363.
- Hoyt D.V., Schatten K.H. The Role of the Sun in Climate Change // Oxford: Oxford University Press. 1997.
- International Arctic Research Center: http://www.iarc.uaf.edu/
- Jevrejeva S., Moore J.C., Grinsted A. Influence of the Arctic Oscillation and El Nino-Southern Oscillation (ENSO) on ice conditions in the Baltic Sea: The wavelet approach//J. Geophys. Res. 2003. V. l 08 No. D21. P.4677.
- Johns T.C., Gregory J.M., Ingram W.J. et al. Anthropogenic climate change for 1860 to 2100 simulated with the HadCM3 model under updated emission scenarios // Clim. Dyn. 2003. V.20. P.583−612.
- Jones C.D., Cox P.M., Esseiy R.L.H. et al. Strong carbon cycle feedbacks in a climate model with interactive C02 and sulphate aerosols // Geophys. Res. Lett. 2003. V.30. No.9. P. 1479.
- Jones P.D., New M., Parker D.E. et al. Surface air temperature and its changes over the past 150 years // Rev. Geophys. 1999. V.37. No.2. P. 173−199.
- Keeling C.D., Chine J.F.S., Whorf T.P. Increased activity of northern vegetation inferred from atmospheric C02 measurements // Nature. 1996. V. 382. P. 146−149.
- Kistler R. et al. The NCEP-NCAR 50-year reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation // Bull. Amer. Met. Soc. 2001. V.82. P.247−266.
- Goldewijk K.K. Estimating global land use change over the past 300 years: The HYDE Database // Glob. Biogeochem. Cycles. 2001. V.15. No.2. P.417−433.
- Lean J. Evolution of the Sun’s spectral irradiance since the Maunder minimum // Geophys. Res. Lett. 2000. V.27. P.2425−2428.
- Lean J., Beer J., Bradley R. Reconstruction of solar irradiance since 1610: Implications for climate change // Geophys. Res. Lett. 1995. T.22. No.23. C.3195−3198.
- Lenton T.M. Land and ocean carbon cycle feedback effects on global warming in a simple Earth system model // Tellus. 2000. V.52B. No.5. P. l 159−1188.
- Mann M. E., Jones P. D. Global surface temperatures over the past two millennia// Geophys. Res. Lett. 2003. V.30. doi:10.1029/2003GL017814.
- Marland G., Boden T.A., Andres R.J. Global, regional, and national C02 emissions // Trends: A Compendium of Data on Global Change Oak Ridge,
- Term.: Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy 2005.
- Matthews H.D., Weaver A.J., Meissner K.J. et al. Natural and anthropogenic climate change: incorporating historical land cover change, vegetation dynamics and the global carbon cycle // Clim. Dyn. 2004. V.22. P.461−479.
- Matthews H.D., Weaver A.J., Meissner K.J. Terrestrial carbon cycle dynamics under recent and future climate change // J. Climate. 2005. V.18. No.10. P. 1609−1628.
- Meehl G.A., Washington W.M., Wigley T.M.L., Arblaster J. M, Dai A. Solar and Greenhouse Gas Forcing and Climate Response in the Twentieth Century // J. Climate. 2003. V.16. P.426−444.
- Millero F. Thermodynamics of carbon dioxide system in the ocean // Geophys. Cosmophys. Acta. 1995. V.59. No.4. P.661−677.
- Moberg A., Sonechkin D., Holmgren K., Datsenko N., Karlen W. Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and high-resolution proxy data // Nature. 2005. V.433, P.613−617.
- Moore J., Grinsted A., Jevrejeva S. Is there evidence for sunspot forcing of climate at multi-year and decadal periods? // Geophys. Res. Lett. 2006. V.33. P. L17705.
- Morlet J. Sampling theory and wave propagation. Issues in acoustics signal/image processing and recognition / In: NATO ASI Series, C.H. Chen (ed.), Springer. 1983. P.233−261.
- Myhre G., Highwood E.J., Shine K.P., Stordal F. New estimates of radiative forcing due to well mixed greenhouse gases // Geophys. Res. Lett. 1998. V.25. P.2715−2718.
- Foukall P., Frohlich C., Spruit H., Wigley Т. M. L. Variations in solar luminosity and their effect on the Earth’s climate // Nature. 2006. V.443. P. 161 166.
- Parrenin F., Jouzel J., Waelbroeck C., Ritz C., Barnola J.M. Dating the Vostok ice core by an inverse method // J. Geophys. Res. 2001. V.106. P.31 837−31 851.
- Patra P.K., Maksyutov S., Ishizawa M. et al. Interannual and decadal changes in the sea-air C02 flux from atmospheric C02 inverse modeling // Glob. Biogeochem. Cycles. 2005. V.19. No.4. P. GB4013.
- Petit J.R., Jouzel J., Raynaud D., et al. Climate and atmospheric history of the past 420 000 years from the Vostok ice core, Antarctica // Nature. 1999. V.399. P.429−436.
- Petoukhov V.K., Mokhov I.I., Eliseev A.V., Semenov V.A. The IAP RAS global climate model. Moscow: Dialogue-MSU. 1998. 110 p.
- Petoukhov V.K., Mokhov I.I., Eliseev A.V., Semenov V.A. The IAP RAS Global Climate Model. Moscow: Dialogue-MSU. 1998. 110 p.
- Rind D. The Sun’s Role in Climate Variations // Science. 2002.V.296. No.5568. P.673−677.
- Rind D., Lean J., Healy R. Simulated time-dependent climate response to solar radiative forcing since 1600 // J. Geophys. Res. 1999. V.104. No. D2. P. 19 731 990
- Robock A. Volcanic eruptions and climate // Rev. Geophys. 2000. V.38. P.191−219.
- Ruddiman, W.F., M.E. Raymo. A methane-based time scale for Vostok ice // Quaternary Science Reviews, 2003. V.22. P.141−155.
- Sabine C.L., Feely R.A., Gruber N. et al. The oceanic sink for anthropogenic C02 // Science. 2004. V.305. P.367−371.
- Shi G. Radiative forcing and greenhouse effect due to the atmospheric trace gases // Science in China (Series B),.1992. V.35. P.217−229.
- Simmons A J., Gibson J.K. The ERA-40 Project Plan / ERA-40 Project Rep. Ser. No.l. ECMWF, Shinfield Park, Reading, UK. 2000. 63 pp.
- Sitch S., Brovkin V., von Bloh W. et al. Impacts of future land cover changes on atmospheric C02 and climate // Glob. Biogeochem. Cycles. 2005. V.19. No.2. P. GB2013.
- Stott P.A. Attribution of regional-scale temperature changes to anthropogenic and natural causes // Geophys. Res. Lett. 2003. V.30. 1728.
- Stott P.A., Tett S.F.B., Jones G.S. et al. External control of 20th century temperature by natural and anthropogenic forcings // Science. 2000. V.290. P.2133−2137.
- Turner J., Colwell S.R., Marshall G.J., Lachlan-Cope T.A., Carleton A.M., Jones P.D., Lagun V., Reid P.A., Iagovkina S. Antarctic climate change during the last 50 years // International Journal of Climatology. V.25. No.3. P.279−294.
- Torrence C., Compo G.P. A practical guide to wavelet analysis // Bull. Am. Meteorol. Soc. 1998. V.19. P.1906−1931.
- Zeng N., Qian H., Roedenbeck C., Heimann M. Impact of 1998−2002 midlatitude drought and warming on terrestrial ecosystem and the global carbon cycle // Geophys. Res. Lett. 2005. V.32. No.22. P. L22709.
- Zorita, E. et al. Climate evolution in the last five centuries simulated by an atmosphere-ocean model: global temperatures, the North Atlantic Oscillation and the Late MaunderMinimum // Meteorol. Z. 2004. V.13. No.4. P.271−289.