Климатическая катастрофа в Арктике: Результаты космических радиационных наблюдений и математического моделирования

Данные комплексных космических и наземных наблюдений свидетельствуют о значительном потеплении в полярных регионах и, в частности, в Арктике. За последние двадцать лет скорость возрастания приповерхностной температуры в арктических областях почти на порядок превысила темп ее роста за последние сто лет; площадь морских льдов уменьшалась ежегодно на 30-35 тыс. кв. км., в результате чего арктическая полярная шапка «ужалась» почти на одну пятую.
Одна из возможных причин происходящих в Арктике климатических изменений состоит в изменении региональных распределений составляющих радиационного баланса Земли (РБЗ) и, в особенности, его коротковолновой (КВ) компоненты (λ<4 мкм), обусловленных соответствующими изменениями отражательных характеристик подстилающей поверхности (ПП) и облачности.
Отражательные характеристики ПП определяют альбедо поверхности, от значения которого напрямую зависит величина КВ («уходящей») составляющей РБЗ. Наблюдающиеся в полярных регионах в последние десятилетия процессы представляет собой опасную положительную обратную связь. Дело в том, что вызванное региональным потеплением сокращение площади криосферы (снежный покров, многолетние и сезонные оледенения) обусловливает уменьшение альбедо ПП, что приводит к сокращению доли «уходящей» КВ радиации и дополнительному нагреву ПП, что, в свою очередь, приводит к ускорению таяния ледового и снежного покровов.
Работа посвящена исследованию динамики изменения составляющих РБЗ, полей облачности и состояния ледового покрова в арктических регионах. В качестве исходных данных использовались многолетние (начиная с 1974 года) базы данных по космическим и наземным наблюдениям. На основе данных спутниковых наблюдений, полученных с помощью различных космических систем, в том числе и российских, были оценены неслучайные составляющие (тренды) временных рядов КВ и ДВ радиации.. В виду важности разделения при анализе динамики процессов на поверхности и в облачной атмосфере отдельно был рассмотрен ансамбль данных, полученных в условиях ясного неба, что позволило оценить тренд изменения альбедо ПП. Дополнительно были получены и проанализированы характеристики изменений облачного покрова применительно к трем высотным ярусам (нижнему, среднему и верхнему).
На основе анализа эмпирических данных была построена математическая модель радиационного баланса, позволяющая анализировать возможные сценарии аномальных явлений в Арктике. В основе модели - блок компьютерных расчетов составляющих КВ и ДВ потоков излучения в системе «ПП – облачная атмосфера». Предварительные результаты анализа показывают, что темп уменьшения альбедо системы «ПП – облачная атмосфера» превышает темп роста «уходящей» ДВ радиации. Это может свидетельствовать о тенденции радиационного дисбаланса и процессе дальнейшего разогрева климатической системы.
Если процесс потепления будет протекать в Арктике в том же темпе, то перенос тепла в полярную область замедлится в связи с ослаблением атмосферной циркуляции. Ослабление циркуляции в свою очередь приведет к изменению траекторий тропических циклонов и в том числе их наиболее опасных форм – ураганов. Это существенно повысит риски выхода тайфунов в более высокие широты, в частности, на дальневосточное побережье России.