Резкое изменение климата

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Резкое изменение климата
 Просмотреть·Обсудить·Изменить

Резкое изменение климата — это процесс, при котором климатическая система вынуждена переходить со скоростью, которая определяется энергетическим балансом климатической системы. Это явление обусловлено энергетическим балансом климатической системы и может включать как постепенные, так и внезапные изменения, вызванные, например, ударами метеоритов[1][2]. Таким образом, резкое изменение климата — это отклонение от естественной изменчивости климата.. К прошлым событиям относятся конец периода вымирания тропических лесов в каменноугольном периоде, Поздний дриас, события Дансгаарда — Эшгера, события Генриха и, возможно, также палеоцен-эоценовый термический максимум[3]. Этот термин также используется в контексте изменения климата для описания внезапного изменения климата, которое можно обнаружить в масштабе человеческой жизни. Такое внезапное изменение климата может быть результатом циклов обратной связи внутри климатической системы или переломных моментов в климатической системе[4].

Гидраты клатрата были идентифицированы как возможный агент резких изменений.

Говоря о резких изменениях, учёные могут использовать разные временные масштабы. Например, продолжительность начала Палеоцен-Эоценового термического максимума могла составлять от нескольких десятилетий до нескольких тысяч лет. Для сравнения, климатические модели предсказывают, что при продолжающихся выбросах парниковых газов температура поверхности Земли может выйти за пределы обычного диапазона колебаний за последние 150 лет уже в 2047 году[5].

Определения[править]

Резкое изменение климата можно определить с точки зрения физики или с точки зрения последствий: «С точки зрения физики, это переход климатической системы в другой режим в масштабе времени, который быстрее, чем ответственное воздействие. С точки зрения последствий, резкое изменение — это изменение, которое происходит настолько быстро и неожиданно, что человеческие или природные системы испытывают трудности с адаптацией к нему. Эти определения дополняют друг друга: первое даёт некоторое представление о том, как происходит резкое изменение климата; Последнее объясняет, почему этому посвящено так много исследований»[6].

Временные рамки[править]

Временные рамки событий, описываемых как резкие, могут сильно различаться. Изменения, зафиксированные в климате Гренландии в конце малого ледникового периода, согласно данным ледяных кернов, подразумевают внезапное потепление на +10 °C в течение нескольких лет[7]. Другие резкие изменения — это повышение температуры на 4 °C в Гренландии 11 270 лет назад[8] или резкое повышение температуры на 6 °C 22 000 лет назад в Антарктиде[9].

Напротив, палеоцен-эоценовый термический максимум мог начаться в период от нескольких десятилетий до нескольких тысяч лет назад. Наконец, модели системы Земля прогнозируют, что при продолжающихся выбросах парниковых газов уже в 2047 году температура вблизи поверхности Земли может выйти за пределы диапазона колебаний за последние 150 лет[10].

Прошлые события[править]

Период резкого изменения климата Позднего дриаса назван в честь альпийского цветка дриаса.

В палеоклиматической летописи было выявлено несколько периодов резкого изменения климата. Примечательные примеры включают:

  • Около 25 климатических сдвигов, называемых Осцилляции Дансгора — Эшгера, которые были идентифицированы в летописи ледяных кернов во время ледникового периода за последние 100 000 лет[11].
  • Событие Позднего Дриаса, особенно его внезапный конец. Это самый поздний из циклов Дансгора-Эшгера, он начался 12 900 лет назад и вернулся в режим тёплого и влажного климата около 11 600 лет назад. Было высказано предположение, что «чрезвычайная быстрота этих изменений в переменной, которая непосредственно представляет региональный климат, подразумевает, что события в конце последнего оледенения могли быть реакцией на некий порог или триггер в климатической системе Северной Атлантики»[12]. Модель этого события, основанная на нарушении термохалинной циркуляции, была поддержана другими исследованиями[13].
  • Палеоцен-эоценовый термический максимум, произошедший 55 миллионов лет назад, который, возможно, был вызван высвобождением огромного количества метана[14], хотя были определены потенциальные альтернативные механизмы[15]. Это было связано с быстрым закислением океана[16].
  • Предполагается, что пермско-триасовое вымирание, в результате которого вымерло до 95 % всех видов, связано с быстрым изменением глобального климата[17][18]. Для восстановления жизни на суше потребовалось 30 миллионов лет[19].
  • Вымирание тропических лесов в каменноугольном периоде произошло 300 миллионов лет назад, когда тропические леса были уничтожены из-за изменения климата. Более холодный и сухой климат сильно повлиял на биоразнообразие земноводных, основной формы жизни позвоночных на суше[20].

Резкие изменения климата также связаны с катастрофическим осушением ледниковых озёр. Одним из примеров этого является событие 8,2-килолетней давности, связанное с осушением ледникового озера Агассис[21]. Другим примером является Антарктический холодный перелом, произошедший примерно за 14 500 лет до настоящего времени, который, как полагают, был вызван импульсом талой воды, вероятно, либо из Антарктического ледяного либо из Лаврентийского ледяного щита[22]. Предполагается, что эти быстрые события высвобождения талой воды являются причиной циклов Дансгаарда — Эшгера[23].

Пятилетнее исследование, проведённое Оксфордской школой археологии и дополнительно проведённое Ройял Холлоуэй, Лондонским университетом, Музеем естественной истории Оксфордского университета и Национальным океанографическим центром Саутгемптона завершённое в 2013 году под названием «Реакция человека на резкие изменения окружающей среды» и получившее название «ПЕРЕЗАГРУЗКА», было направлено на то, чтобы выяснить, является ли гипотеза о том, что люди имеют большое значение. Изменения в развитии происходят во время или сразу после резких изменений климата с помощью знаний, полученных в результате исследований палеоэкологических условий, доисторической археологической истории, океанографии и вулканической геологии за последние 130 000 лет и на разных континентах[24][25]. Он также был направлен на прогнозирование возможного поведения человека в случае изменения климата и сроков его изменения[26].

Исследование 2017 года пришло к выводу, что условия, аналогичные сегодняшним антарктическим озоновым дырам (атмосферная циркуляция и изменения гидроклимата), ~17 700 лет назад, когда истощение стратосферного озона способствовало резкому ускорению таяния ледников в Южном полушарии. Это событие совпало с примерно 192-летней серией массивных извержений вулканов, приписываемых горе Такахе в Западной Антарктиде[27].

Возможные предшественники[править]

Большинство резких изменений климата, вероятно, связаны с внезапными сдвигами циркуляции, аналогичными наводнению, прорезающему новое русло реки. Наиболее известными примерами являются несколько десятков отключений меридиональной опрокидывающей циркуляции в северной части Атлантического океана во время последнего ледникового периода, что повлияло на климат во всём мире[28].

  • Нынешнее потепление в Арктике, продолжительность летнего сезона, считается резким и масштабным[29].
  • Истощение озонового слоя в Антарктике привело к значительным изменениям в циркуляции атмосферы[29].
  • Также было два случая, когда меридиональная опрокидывающая циркуляция в Атлантике потеряла важнейший фактор безопасности. В 1978 году прилив воды в Гренландском море на 75° северной широты прекратился, и в течение следующего десятилетия он восстановился. Затем второе по величине место промывки, Лабрадорское море, закрылось в 1997 на десять лет. В то время как в течение 50 лет наблюдений не наблюдалось перекрывающихся во времени отклонении, предыдущие полные отклонения имели серьёзные последствия для климата во всём мире[28].

Было высказано предположение, что океанические и атмосферные процессы в разных временных масштабах — соединяют оба полушария во время резкого изменения климата[30].

Эффекты обратной связи по климату[править]

Тёмная поверхность океана отражает только 6 процентов поступающей солнечной радиации; Морской лёд отражает от 50 до 70 процентов.[31]
См. также: Критические факторы изменения климата

Одним из источников резких последствий изменения климата является процесс обратной связи, в котором потепление вызывает изменения, которые усугубляют дальнейшее потепление[32]. Тоже самое можно сказать и о похолодании. Примерами таких процессов обратной связи являются:

  • Обратная связь между льдом и альбедо, при которой продвижение или отступление ледяного покрова изменяет альбедо Земли и её способность поглощать солнечную энергию[33].
  • Обратная связь по углероду в почве — это высвобождение углерода из почвы в ответ на глобальное потепление.
  • Гибель и сжигание лесов в результате глобального потепления[34].

Вероятность резкого изменения некоторых обратных связей, связанных с климатом, может быть низкой[35][36]. Факторы, которые могут увеличить вероятность резкого изменения климата, включают более высокие масштабы глобального потепления, потепление, которое происходит быстрее, и потепление, которое сохраняется в течение более длительных периодов времени[36].

Переломные моменты в климатической системе[править]

Возможные переломные моменты в климатической системе включают региональные последствия изменения климата, некоторые из которых проявились внезапно и поэтому могут рассматриваться как внезапное изменение климата[37]. Учёные заявили: «Наш анализ имеющихся данных позволяет предположить, что различные переломные моменты могут достичь критической точки в течение этого столетия в условиях антропогенного изменения климата»[37].

В науке о климате точка невозврата — это критический порог, пересечение которого приводит к масштабным, ускоряющимся и зачастую необратимым изменениям в климатической системе. Если точки невозврата будут пересечены, они, скорее всего, окажут серьёзное влияние на человеческое общество и могут ускорить глобальное потепление[38]. Переломные моменты наблюдаются во всей климатической системе, например, в ледяных щитах, горных ледниках, циркуляционных процессах в океане, в экосистемах и атмосфере. Примерами переломных моментов являются таяние вечной мерзлоты, при котором высвобождается метан, мощный парниковый газ, или таяние ледяных щитов и ледников, снижающее альбедо Земли, что приводит к более быстрому потеплению планеты. Таяние вечной мерзлоты усугубляет проблему, поскольку в ней содержится примерно в два раза больше углерода, чем в атмосфере в настоящее время[39].

Вулканизм[править]

Гляциоизостазия в ответ на отступление ледников и увеличение местной солёности были связаны с увеличением вулканической активности в начале резкого потепления по шкале Бёллинга-Аллерёда. Они связаны с интервалом интенсивной вулканической активности, намекая на взаимодействие между климатом и вулканизмом: усиленное кратковременное таяние ледников, возможно, за счёт изменений альбедо от выпадения частиц на поверхности ледников[40].

Последствия[править]

Краткая информация о траектории термохалинной циркуляции. Синие пути представляют глубоководные течения, а красные — поверхностные течения.
Событие пермско-триасового вымирания, обозначенное здесь как «P-Tr», является самым значительным событием вымирания на этом графике для морских родов.

В прошлом резкое изменение климата, вероятно, вызывало широкомасштабные и серьёзные последствия, а именно:

  • Массовые вымирания, в первую очередь пермско-триасовое вымирание (часто называемое в просторечии Великим вымиранием) и вымирание тропических лесов в каменноугольном периоде, предположительно были вызваны резким изменением климата[41][42][43].
    • Утрата биоразнообразия: без вмешательства в виде резкого изменения климата и других вымираний биоразнообразие Земли продолжало бы расти[44].
    • Изменения в циркуляции океана, такие как:
    • увеличение частоты явлений Эль-Ниньо[45][46]
    • потенциальное нарушение термохалинной циркуляции, подобное тому, что могло произойти во время малого ледникового периода[47][48]
    • изменения в североатлантическом колебании[49]
    • изменения в Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции, которые могут привести к более суровым погодным явлениям[50].

См. также[править]

Примечания[править]

  1. ↑ Abrupt climate change: mechanisms, patterns, and impacts. — American Geophysical Union, 2011. — ISBN 9780875904849.
  2. ↑ Definition of Abrupt Climate Change // Abrupt climate change : inevitable surprises. — Washington, D.C.: National Academy Press, 2002. — ISBN 978-0-309-07434-6.
  3. ↑ Abrupt climate change : inevitable surprises. — Washington, D.C.: National Academy Press, 2002. — ISBN 0-309-07434-7.
  4. ↑ (2004) «Nonlinearities, Feedbacks and Critical Thresholds within the Earth's Climate System». Climatic Change 65: 11–00. DOI:10.1023/B:CLIM.0000037493.89489.3f.
  5. ↑ (2013) «The projected timing of climate departure from recent variability». Nature 502 (7470): 183–187. DOI:10.1038/nature12540. PMID 24108050. Bibcode: 2013Natur.502..183M.
  6. ↑ 1: What defines "abrupt" climate change?. LAMONT-DOHERTY EARTH OBSERVATORY. Проверено 8 июля 2021.
  7. ↑ (2005) «A revised +10±4 °C magnitude of the abrupt change in Greenland temperature at the Younger Dryas termination using published GISP2 gas isotope data and air thermal diffusion constants». Quaternary Science Reviews 24 (5–6): 513–9. DOI:10.1016/j.quascirev.2004.10.016. Bibcode: 2005QSRv...24..513G.
  8. ↑ (30 April 2008) «4 ± 1.5 °C abrupt warming 11,270 yr ago identified from trapped air in Greenland ice». Earth and Planetary Science Letters 268 (3–4): 397–407. DOI:10.1016/j.epsl.2008.01.032. Bibcode: 2008E&PSL.268..397K.
  9. ↑ (January 2004) «Abrupt climate change around 22 ka on the Siple Coast of Antarctica». Quaternary Science Reviews 23 (1–2): 7–15. DOI:10.1016/j.quascirev.2003.09.004. Bibcode: 2004QSRv...23....7T.
  10. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок :12 не указан текст
  11. ↑ Heinrich and Dansgaard–Oeschger Events. NOAA. Архивировано из первоисточника 22 декабря 2016. Проверено 7 августа 2019.
  12. ↑ (1993) «Abrupt increase in Greenland snow accumulation at the end of the Younger Dryas event». Nature 362 (6420): 527–529. DOI:10.1038/362527a0. Bibcode: 1993Natur.362..527A.
  13. ↑ (1995) «Simulation of abrupt climate change induced by freshwater input to the North Atlantic Ocean». Nature 378 (6553). DOI:10.1038/378165a0. Bibcode: 1995Natur.378..165M.
  14. ↑ (2003) «An alternative age model for the Paleocene–Eocene thermal maximum using extraterrestrial 3He». Earth and Planetary Science Letters 208 (3–4): 135–148. DOI:10.1016/S0012-821X(03)00017-7. Bibcode: 2003E&PSL.208..135F.
  15. ↑ (Dec 2006) «Atmosphere. An ancient carbon mystery». Science 314 (5805): 1556–1557. DOI:10.1126/science.1136110. ISSN 0036-8075. PMID 17158314.
  16. ↑ (Jun 2005) «Rapid acidification of the ocean during the Paleocene–Eocene thermal maximum». Science 308 (5728): 1611–1615. DOI:10.1126/science.1109004. PMID 15947184. Bibcode: 2005Sci...308.1611Z.
  17. ↑ (2003) «How to kill (almost) all life: the end-Permian extinction event». Trends in Ecology & Evolution 18 (7): 358–365. DOI:10.1016/S0169-5347(03)00093-4.
  18. ↑ (May 1988) «Abrupt Climate Change and Extinction Events in Earth History». Science 240 (4855): 996–1002. DOI:10.1126/science.240.4855.996. PMID 17731712. Bibcode: 1988Sci...240..996C.
  19. ↑ (2008) «Recovery from the most profound mass extinction of all time». Proceedings of the Royal Society B 275 (1636): 759–65. DOI:10.1098/rspb.2007.1370. PMID 18198148.
  20. ↑ Sahney, S. (2010). «Rainforest collapse triggered Pennsylvanian tetrapod diversification in Euramerica». Geology 38 (12): 1079–1082. DOI:10.1130/G31182.1. Bibcode: 2010Geo....38.1079S.
  21. ↑ (1997) «Holocene climatic instability: A prominent, widespread event 8200 yr ago». Geology 25 (6). DOI:<0483:HCIAPW>2.3.CO;2 10.1130/0091-7613(1997)025<0483:HCIAPW>2.3.CO;2. Bibcode: 1997Geo....25..483A.
  22. ↑ Gregoire, Lauren (11 July 2012). «Deglacial rapid sea level rises caused by ice-sheet saddle collapses». Nature 487 (7406): 219–222. DOI:10.1038/nature11257. PMID 22785319. Bibcode: 2012Natur.487..219G.
  23. ↑ The North Atlantic's 1–2 kyr climate rhythm: relation to Heinrich events, Dansgaard/Oeschger cycles and the little ice age // Mechanisms of Global Change at Millennial Time Scales / Clark, P.U.. — American Geophysical Union, Washington DC, 1999. — P. 59–76. — ISBN 0-87590-033-X.
  24. ↑ RESET: RESponse of humans to abrupt Environmental Transitions. UK Research and Innovation.
  25. ↑ RESET. Oxford University.
  26. ↑ RESET - Response of Humans to Abrupt Environmental Transitions - School of Archaeology - University of Oxford. Oxford School of Archaeology.
  27. ↑ McConnell (2017). «Synchronous volcanic eruptions and abrupt climate change ~17.7 ka plausibly linked by stratospheric ozone depletion». Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 114 (38): 10035–10040. DOI:10.1073/pnas.1705595114. PMID 28874529. Bibcode: 2017PNAS..11410035M.
  28. ↑ 28,0 28,1 (Mar 2003) «Abrupt Climate Change». Science 299 (5615): 2005–2010. DOI:10.1126/science.1081056. PMID 12663908. Bibcode: 2003Sci...299.2005A.
  29. ↑ 29,0 29,1 Mayewski, Paul Andrew (2016). «Abrupt climate change: Past, present and the search for precursors as an aid to predicting events in the future (Hans Oeschger Medal Lecture)». EGU General Assembly Conference Abstracts 18: EPSC2016-2567. Bibcode: 2016EGUGA..18.2567M.
  30. ↑ Markle (2016). «Global atmospheric teleconnections during Dansgaard–Oeschger events». Nature Geoscience (Nature) 10: 36–40. DOI:10.1038/ngeo2848.
  31. ↑ Thermodynamics: Albedo. NSIDC.
  32. ↑ (27 November 2019) «Climate tipping points – too risky to bet against» (en). Nature 575 (7784): 592–595. DOI:10.1038/d41586-019-03595-0. PMID 31776487. Bibcode: 2019Natur.575..592L.
  33. ↑ (2002) «A rapidly declining perennial sea ice cover in the Arctic». Geophysical Research Letters 29 (20): 17—1–17-4. DOI:10.1029/2002GL015650. Bibcode: 2002GeoRL..29.1956C.
  34. ↑ (Feb 2009) «Special Feature: Exploring the likelihood and mechanism of a climate-change-induced dieback of the Amazon rainforest». PNAS 106 (49): 20610–20615. DOI:10.1073/pnas.0804619106. ISSN 0027-8424. PMID 19218454. Bibcode: 2009PNAS..10620610M.
  35. ↑ Executive Summary // Abrupt Climate Change. A Report by the U.S. Climate Change Science Program and the Subcommittee on Global Change Research. — Reston, Virginia: U.S. Geological Survey. — P. 1–7.
  36. ↑ 36,0 36,1 Summary for Policymakers // Sec. 2.6. The Potential for Large-Scale and Possibly Irreversible Impacts Poses Risks that have yet to be Reliably Quantified.
  37. ↑ 37,0 37,1 (2008) «Inaugural Article: Tipping elements in the Earth's climate system». Proceedings of the National Academy of Sciences 105 (6): 1786–1793. DOI:10.1073/pnas.0705414105. PMID 18258748. Bibcode: 2008PNAS..105.1786L.
  38. ↑ Timothy M. Lenton Tipping points in the climate system // Weather. — 2021-08-18. — В. 10. — Vol. 76. — С. 325–326. — ISSN 0043-1656. — DOI:10.1002/wea.4058
  39. ↑ "The irreversible emissions of a permafrost "tipping point англ.. World Economic Forum (18 февраля 2020 года).
  40. ↑ (October 2016) «Interaction between climate, volcanism, and isostatic rebound in Southeast Alaska during the last deglaciation». Earth and Planetary Science Letters 452: 79–89. DOI:10.1016/j.epsl.2016.07.033. Bibcode: 2016E&PSL.452...79P.
  41. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок SahneyBentonFalconLang 2010RainforestCollapse2 не указан текст
  42. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок SahneyBenton2008RecoveryFromProfoundExtinction2 не указан текст
  43. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок crowley2 не указан текст
  44. ↑ Sahney, S. (2010). «Links between global taxonomic diversity, ecological diversity and the expansion of vertebrates on land». Biology Letters 6 (4): 544–547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024. PMID 20106856.
  45. ↑ (1997) «El Niño and climate change». Geophysical Research Letters 24 (23): 3057–3060. DOI:10.1029/97GL03092. Bibcode: 1997GeoRL..24.3057T.
  46. ↑ (1996) «El Niño-like climate change in a model with increased atmospheric CO2 concentrations». Nature 382 (6586): 56–60. DOI:10.1038/382056a0. Bibcode: 1996Natur.382...56M.
  47. ↑ (1997) «Thermohaline Circulation, the Achilles Heel of Our Climate System: Will Man-Made CO2 Upset the Current Balance?». Science 278 (5343): 1582–1588. DOI:10.1126/science.278.5343.1582. PMID 9374450. Bibcode: 1997Sci...278.1582B.
  48. ↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок cite doi|10.1038/378165a02 не указан текст
  49. ↑ (2002) «Shifts in the distributions of pressure, temperature and moisture and changes in the typical weather patterns in the Alpine region in response to the behavior of the North Atlantic Oscillation». Theoretical and Applied Climatology 71 (1–2): 29–42. DOI:10.1007/s704-002-8206-7. Bibcode: 2002ThApC..71...29B.
  50. ↑ (2015) «Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 °C global warming is highly dangerous». Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 15 (14): 20059–20179. DOI:10.5194/acpd-15-20059-2015. Bibcode: 2015ACPD...1520059H. “Our results at least imply that strong cooling in the North Atlantic from AMOC shutdown does create higher wind speed. * * * The increment in seasonal mean wind speed of the northeasterlies relative to preindustrial conditions is as much as 10–20%. Such a percentage increase of wind speed in a storm translates into an increase of storm power dissipation by a factor ~1.4–2, because wind power dissipation is proportional to the cube of wind speed. However, our simulated changes refer to seasonal mean winds averaged over large grid-boxes, not individual storms.* * * Many of the most memorable and devastating storms in eastern North America and western Europe, popularly known as superstorms, have been winter cyclonic storms, though sometimes occurring in late fall or early spring, that generate near-hurricane-force winds and often large amounts of snowfall. Continued warming of low latitude oceans in coming decades will provide more water vapor to strengthen such storms. If this tropical warming is combined with a cooler North Atlantic Ocean from AMOC slowdown and an increase in midlatitude eddy energy, we can anticipate more severe baroclinic storms.”
 
Изменение климата
↑
[+]
Основные понятия
Механизмы изменения климата
Глобальное потепление
Глобальное похолодание
Изменения климата
в позднем плейстоцене
— голоцене


Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Резкое_изменение_климата&oldid=2290181