Глобальное земное затишье

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Глобальное земное затишье – это период снижения скорости ветра вблизи поверхности Земли, который наблюдался начиная с 1980-х годов и примерно до 2010 года, Данное явление получило название «затишье».[1][2] Замедление ветров в приземном слое преимущественно затронуло средние широты обоих полушарий, при этом в глобальном масштабе среднее понижение составило −0,140 м/с за десятилетие[3]. При этом в высоких широтах (>75° от экватора) наблюдалось усиление ветров в обоих полушариях. В отличие от ослабления ветров над сушей, над территорией океана эта тенденция, как правило, имела противоположный характер.[4][5] Примерно с 2010 года эта тенденция начала (частично) меняться[2][6].

Точная причина глобального земного затишья остаётся неизвестной и в основном объясняется двумя ключевыми факторами:  

  1. Изменение в глобальной циркуляции атмосферы;
  2. Увеличение шероховатости подстилающей поверхности, вызванное, например, ростом лесов, изменениями в землепользовании и урбанизацией.

Причины[править]

Причины ослабления ветров в приземном слое до конца не установлены, вероятно, из-за множества одновременно действующих факторов, которые к тому же могут изменяться во времени и пространстве. Учёные выделяют несколько ключевых причин, влияющих на замедление скорости ветра:

  1. Увеличение шероховатости подстилающей поверхности (например, рост лесов, изменения в землепользовании и урбанизация) вблизи метеорологических станций, где анемометры измеряют скорость ветра, приводит к усилению силы трения, что, в свою очередь, ослабляет ветра в приземном слое.[7][8][9]
  2. Изменчивость атмосферной циркуляции, связанная с сдвигом ячейки Хэдли в направлении полюсов[10] также со смещением центров действия атмосферы (то есть антициклонов и циклонов), которые управляют изменениями скорости ветров в приземном слое.[11][12][13]
  3. Изменения в методике измерения скорости ветра, включая износ или дрейф показаний анемометров; технологическое совершенствование самих приборов; изменение высоты установки анемометров[14]; перенос мест измерений; изменения окружающей среды вокруг метеостанций; проблемы с калибровкой приборов; а также различия в интервалах времени измерений[15].
  4. Глобальное затемнение, или снижение количества солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, вызванное увеличением концентрации аэрозолей и парниковых газов, — способствует стабилизации атмосферы и, как следствие, ослаблению ветров[16].
  5. Были предложены и другие объяснения, например, увеличение влажности почвы[17] и астрономические изменения[18]. 

Однако точные причины глобального земного затишья все еще не установлены из-за множества неопределенностей, связанных с этим явлением в разных регионах мира.

Неопределённости[править]

Глобальное земное затишье оказывает разное влияния в разных регионах планеты. Например, в высоких широтах[19], прибрежных зонах[20] и океанах была отмечена тенденция к увеличению скорости ветра. Независимые учёные, используя спутниковые измерения, зафиксировали глобальную тенденцию к увеличению скорости ветра за последние 30-40 лет[21]. Однако современные исследования показали, что эта тенденция на суше изменилась. Также отмечается, что примерно с 2013 года скорость ветра повсеместно восстановилась или даже усилилась.[22][23] Всё это создаёт неопределённость в понимании данного явления.

Большинство неопределённостей, касающихся обсуждений глобального земного затишья, связаны с несколькими факторами: (1) ограниченной доступностью данных о скорости ветра — непрерывные измерения в большинстве случаев начинаются только с 1960-х годов; (2) концентрацией исследований на регионах средних широт, где сосредоточено большинство станций с длительными временными рядами наблюдений[3]; и (3) низким качеством данных анемометрических измерений, на что указывает Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Низкое качество данных о скорости ветра объясняется, прежде всего, не климатическими, а методологическими факторами – такими как изменение практики наблюдений, перемещения метеостанций или изменение высоты установки анемометра. Такие факторы влияют на записи, поэтому они не отражают реальных изменений скорости ветра. Чтобы выявить и устранить возможные несоответствия в данных, были разработаны специальные методы и протоколы «гомогенизации» временных рядов скорости ветра[12].

Современные исследования направлены на оценку и объяснение явления глобального земного затишья и сосредоточены на преодолении ограничений, связанных с короткой историей наблюдений и низким качеством данных о скорости ветра. В 2016–2018 годы действовала инициатива, финансируемая Европейским союзом — исследовательский проект STILLING[24], цель которого заключается в восстановлении, гомогенизации и систематизации наиболее продолжительных и высококачественных рядов данных о скорости ветра по всему миру. В рамках проекта производился сбор архивных метеорологических записей, начиная с 1880-х годов, что позволило учёным получить информацию примерно за 130 лет — это на 80 лет превышает период, охватываемый предыдущими исследованиями, опубликованными в научной литературе[24].

Более глубокое понимание ветрового климата прошлого имеет решающее значение для интерпретации современного феномена «глобального земного затишья». Оно позволит определить, является ли замедление ветра следствием изменения климата или же аналогичные тенденции и циклы уже наблюдались в прошлом и могут повторяться в будущем. При наличии более длинных временных рядов становится возможным выявление десятилетних климатических циклов[25].

Последствия изменения скорости ветра[править]

Явление «глобального земного затишья» вызывает большой научный, социально-экономический и экологический интерес, поскольку даже незначительные изменения скорости ветра оказывают колоссальное влияние на атмосферную и океаническую динамику, а также на смежные области:

  • Возобновляемая энергия ветра[25];
  • Сельское хозяйство и гидрология, связанные с суммарным испарением[26];
  • Миграция видов растений, распространяемые ветром[27];
  • Стихийные бедствия, вызванные ветром[22];
  • Воздействие на море и побережье из-за штормовых нагонов и волн, создаваемых ветром[28];
  • Рассеивание загрязнителей воздуха[29].

Однако в области ветроэнергетики наблюдения скорости ветра у поверхности проводятся преимущественно на высоте около 10 метров над землёй, в то время как современные ветряные турбины устанавливаются на высоте примерно 60–80 метров. Поэтому необходимы дополнительные исследования именно на этих высотах. Кроме того, требуются более углубленные исследования на высокогорных участках, которые часто являются основными источниками пресной воды (так называемыми «водными башнями»)[30][31]. Там скорость ветра, как показали наблюдения, снижается быстрее, чем на низких высотах.[32] Несколько китайских исследований подтверждают эти тенденции для Тибетского нагорья[33].

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Environmental Research Letters, снижение скорости ветра в Европе составляет менее 5% в период с 2021 по 2050 год.  Поскольку европейские государства стремятся перейти от использования ископаемых видов топлива и ядерной энергии к возобновляемым источникам, даже небольшие изменения скорости ветра могут иметь волновой эффект и создать угрозу для достижения климатических целей региона[34].

Изучение изменения скорости ветра в России[править]

В 2021 году Российская академия наук опубликовала доклад под названием «Изменение ветрового режима на территории России и аварийность воздушных линий электропередач», в котором рассматриваются последние тенденции в изменении ветрового режима и их влияние на надежность инфраструктуры энергосистемы[35].

Авторы исследования, используя актуальные данные метеонаблюдений Росгидромета и статистику аварийности ПАО «Россети», провели комплексный анализ экстремальных скоростей ветра за последние сорок лет на территории нескольких регионов России, включая Кубань, Башкирию и Забайкалье. Результаты показали, что климатические изменения на территории страны привели к снижению максимальных скоростей ветра в исследованных регионах и, в свою очередь, способствовали уменьшению аварийности воздушных линий электропередач, вызванной ветровыми нагрузками. Однако, использование климатических моделей CMIP5 для анализа динамики этих изменений выявило перелом в сложившейся тенденции — в ряде регионов наблюдается рост максимальных скоростей ветра, что может привести к увеличению количества аварий в будущем.[35]

Примечания[править]

  1. ↑ Roderick ML, Rotstayn LD, Farquhar GD, Hobbins MT (2007) On the attribution of changing pan evaporation. Geophys Res Lett 34(17): L17403. DOI:10.1029/2007GL031166
  2. ↑ 2,0 2,1 (2019) «A reversal in global terrestrial stilling and its implications for wind energy production» (en). Nature Climate Change 9 (12): 979–985. DOI:10.1038/s41558-019-0622-6. ISSN 1758-678X. Bibcode: 2019NatCC...9..979Z.
  3. ↑ 3,0 3,1 McVicar TR, Roderick ML, Donohue RJ, Li LT, Van Niel TG, Thomas A, Grieser J, Jhajharia D, Himri Y, Mahowald NM, Mescherskaya AV, Kruger AC, Rehman S, Dinpashoh Y (2012) Global review and synthesis of trends in observed terrestrial near-surface wind speeds: Implications for evaporation. J Hydrol 416–417: 182–205. DOI:10.1016/j.jhydrol.2011.10.024
  4. ↑ Wentz FJ, Ricciardulli L, Hilburn K, Mears C (2007) How much more rain will global warming bring? Science 317(5835): 233–235. DOI:10.1126/science.1140746
  5. ↑ Young IR, Zieger S, Babanin AV (2011) Global trends in wind speed and wave height. Science 332(6028): 451–455. DOI:10.1126/science.1197219.
  6. ↑ (2021-11-24) «Wind speed stilling and its recovery due to internal climate variability» (English). Earth System Dynamics 12 (4): 1239–1251. DOI:10.5194/esd-12-1239-2021. ISSN 2190-4979. Bibcode: 2021ESD....12.1239W.
  7. ↑ Vautard R, Cattiaux J, Yiou P, Thépaut JN, Ciais P (2010) Northern Hemisphere atmospheric stilling partly attributed to an increase in surface roughness. Nat Geosci 3(11): 756–761. DOI:10.1038/ngeo979
  8. ↑ Bichet A, Wild M, Folini D, Schär C (2012) Causes for decadal variations of wind speed over land: Sensitivity studies with a global climate model. Geophys Res Lett 39(11): L11701. DOI:10.1029/2012GL051685
  9. ↑ Wever N (2012) Quantifying trends in surface roughness and the effect on surface wind speed observations. J Geophys Res – Atmos 117(D11): D11104. DOI:10.1029/2011JD017118.
  10. ↑ Lu, J., G. A. Vecchi, and T. Reichler, 2007: Expansion of the Hadley cell under global warming. Geophys. Res. Lett., 34, L06805, DOI:10.1029/2006GL028443.
  11. ↑ Lu J, Vecchi GA, Reichler T (2007) Expansion of the Hadley cell under global warning. Geophys Res Lett 34(6): L06805. DOI:10.1029/2006GL028443.
  12. ↑ 12,0 12,1 Azorin-Molina C, Vicente-Serrano SM, McVicar TR, Jerez S, Sanchez-Lorenzo A, López-Moreno JI, Revuelto J, Trigo RM, Lopez-Bustins JA, Espirito-Santo F (2014) Homogenization and assessment of observed near-surface wind speed trends over Spain and Portugal, 1961–2011. J Climate 27 (10): 3692–3712. DOI:10.1175/JCLI-D-13-00652.1
  13. ↑ Azorin-Molina C, Guijarro JA, McVicar TR, Vicente-Serrano SM, Chen D, Jerez S, Espirito-Santo F (2016) Trends of daily peak wind gusts in Spain and Portugal, 1961–2014. J Geophys Res – Atmos 121(3): 1059–1078. DOI:10.1002/2015JD024485
  14. ↑ Wan, H., L. W. Xiaolan, and V. R. Swail, 2010: Homogenization and trend analysis of Canadian near-surface wind speeds. J. Climate, 23, 1209–1225, DOI:10.1175/2009JCLI3200.1.
  15. ↑ Azorin-Molina C, Vicente-Serrano SM, McVicar TR, Revuelto J, Jerez S, Lopez-Moreno JI (2017) Assessing the impact of measuring time interval when calculating wind speed means and trends under the stilling phenomenon. Int J Climatol 37(1): 480–492. DOI:10.1002/joc.4720
  16. ↑ Xu M, Chang CP, Fu C, Qi Y, Robock A, Robinson D, Zhang H (2006) Steady decline of East Asian monsoon winds, 1969–2000: evidence from direct ground measurements of wind speed. J Geophys Res-Atmos 111: D24111. DOI:10.1029/2006JD007337
  17. ↑ Shuttleworth WJ, Serrat-Capdevilla A, Roderick ML, Scott RL (2009) On the theory relating changes in area-average and pan evaporation. Q J R Meteorol Soc 135(642): 1230–1247. DOI:10.1002/qj.434.
  18. ↑ Mazzarella A (2007) The 60-year solar modulation of global air temperature: the Earth́'s rotation and atmospheric circulation connection. Theor Appl Climatol 88(3–4): 193–199. DOI:10.1007/s00704-005-0219-z.
  19. ↑ Minola L, Azorin-Molina C, Chen D (2016) Homogenization and assessment of observed near-surface wind speed trends across Sweden, 1956–2013. J Climate 29(20): 7397–7415. DOI:10.1175/JCLI-D-15-0636.1
  20. ↑ Pinard JP (2007) Wind climate of the Whitehorse area. Artic 60(3): 227–237. DOI:10.14430/arctic215
  21. ↑ Tokinaga H, Xie SP (2011) Wave- and Anemometer-based Sea-surface Wind (WASWind) for Climate Change Analysis. J Climate 24(1): 267–285. DOI:10.1175/2010JCLI3789.1
  22. ↑ 22,0 22,1 Kim J, Paik K (2015) Recent recovery of surface wind speed after decadal decrease: a focus on South Korea. Clim Dyn 45(5): 1699–1712. DOI:10.1007/s00382-015-2546-9
  23. ↑ Dunn RJH, Azorin-Molina C, Mears CA, Berrisford P, McVicar TR (2016) Surface winds. In State of the Climate 2015, Bull Amer Meteor Soc 97 (8): S38-S40.
  24. ↑ 24,0 24,1 STILLING: Towards improved understanding of the worldwide decline of wind speed in a climate change scenario. CORDIS.
  25. ↑ 25,0 25,1 Otero C, Manchado C, Arias R, Bruschi VM, Gómez-Jáuregui V, Cendrero A (2012), Wind energy development in Cantabria, Spain. Methodological approach, environmental, technological and social issues, Renewable Energy, 40(1), 137–149, DOI:10.1016/j.renene.2011.09.008
  26. ↑ McVicar TR, Roderick ML, Donohue RJ, Van Niel TG (2012), Less bluster ahead? Ecohydrological implications of global trends of terrestrial near-surface wind speeds, Ecohydrol., 5(4), 381–388, DOI:10.1002/eco.1298
  27. ↑ Thompson, S.E., and G.G. Katul (2013), Implications of nonrandom seed abscission and global stilling for migration of wind-dispersed plant species, Glob. Chang. Biol., 19(6):1720–35, DOI:10.1111/gcb.12173.
  28. ↑ Cid A., M. Menendez, S. Castanedo, A.J. Abascal, F.J. Méndez, and R. Medina (2016), Long-term changes in the frequency, intensity and duration of extreme storm surge events in southern Europe, Clim. Dyn., 46(5), 1503–1516, DOI:10.1007/s00382-015-2659-1
  29. ↑ Cuevas, E., Y. Gonzalez, S. Rodriguez, J.C. Guerra, A.J. Gomez-Pelaez, S. Alonso-Perez, J. Bustos, and C. Milford (2013), Assessment of atmospheric processes driving ozone variations in the subtropical North Atlantic free troposphere, Atmos. Chem. Phys., 13(4), 1973–1998, DOI:10.5194/acp-13-1973-2013.
  30. ↑ Viviroli D, Archer DR, Buytaert W, Fowler HJ, Greenwood GB, Hamlet AF, Huang Y, Koboltschnig G, Litaor MI, Lopez-Moreno JI, Lorentz S, Schadler B, Schreier H, Schwaiger K, Vuille M, Woods R. 2011. Climate change and mountain water resources: overview and recommendations for research, management and policy. Hydrology and Earth System Sciences 15(2): 471–504. DOI:10.5194/hess-15-471-2011.
  31. ↑ Viviroli D, Durr HH, Messerli B, Meybeck M, Weingartner R. 2007. Mountains of the world, water towers for humanity: typology, mapping, and global significance. Water Resources Research 43(7):W07447. DOI:10.1029/2006WR005653.
  32. ↑ McVicar TR, Van Niel TG, Roderick ML, Li LT, Mo XG, Zimmermann NE, Schmatz DR (2010). Observational evidence from two mountainous regions that near-surface wind speeds are declining more rapidly at higher elevations than lower elevations: 1960–2006. Geophys Res Lett 37 (6): L06402. DOI:10.1029/2009GL042255
  33. ↑ You, Q., Fraedrich, K., Min, J., Kang, S., Zhu, X., Pepin, N., Zhang, L. (2014) Observed surface wind speed in the Tibetan Plateau since 1980 and its physical causes. International Journal of Climatology 34(6), 1873–1882. DOI:10.1002/joc.3807
  34. ↑ Global warming could be making Europe less windy: What does this mean for renewable energy?.
  35. ↑ 35,0 35,1 Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. T. 497, Номер 1, 2021. sciencejournals.ru. Проверено 29 июля 2025.
 
Риски глобальных катастроф
↑
[+]
Технологические
Социологические
Экологические
Изменение климата
Всемирный день
экологического долга
Биологические
Вымирание
Прочее
Астрономические
Эсхатологические
Выдуманные
Организации
Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Глобальное земное затишье», расположенная по адресу:

—«https://ru.ruwiki.ru/wiki/Глобальное_земное_затишье»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Глобальное_земное_затишье&oldid=2398985