Климат — это долгосрочный режим погоды в регионе, обычно усредняемый за 30 лет. [1] [2] Более строго, это среднее значение и изменчивость метеорологических переменных за период от месяцев до миллионов лет. Некоторые из метеорологических переменных, которые обычно измеряются, — это температура , влажность , атмосферное давление , ветер и осадки . В более широком смысле климат — это состояние компонентов климатической системы , включая атмосферу , гидросферу , криосферу , литосферу и биосферу , а также взаимодействие между ними. [1] Климат местоположения зависит от его широты , долготы , рельефа , высоты , землепользования и близлежащих водоемов и их течений. [3]
Климаты можно классифицировать по средним и типичным переменным, чаще всего по температуре и осадкам . Наиболее широко используемая схема классификации — это классификация климата Кёппена . Система Торнтвейта [4] , используемая с 1948 года, включает эвапотранспирацию вместе с информацией о температуре и осадках и используется для изучения биологического разнообразия и того, как на него влияет изменение климата . Основными классификациями в классификации климата Торнтвейта являются микротермальный, мезотермальный и мегатермальный. [5] Наконец, системы Бержерона и пространственной синоптической классификации фокусируются на происхождении воздушных масс, которые определяют климат региона.
Палеоклиматология — это изучение древнего климата. Палеоклиматологи стремятся объяснить изменения климата во всех частях Земли в течение любого заданного геологического периода, начиная со времени формирования Земли. [6] Поскольку до 19-го века было доступно очень мало прямых наблюдений за климатом, палеоклиматы выводятся из косвенных переменных . Они включают небиотические доказательства, такие как отложения , обнаруженные на дне озер и ледяные керны , и биотические доказательства, такие как годичные кольца деревьев и кораллы. Климатические модели — это математические модели прошлого, настоящего и будущего климата. Изменение климата может происходить в течение длительных и коротких временных масштабов из-за различных факторов. Недавнее потепление обсуждается с точки зрения глобального потепления , которое приводит к перераспределению биоты . Например, как написала климатолог Лесли Энн Хьюз : «изменение среднегодовой температуры на 3 °C [5 °F] соответствует сдвигу изотерм примерно на 300–400 км [190–250 миль] по широте (в умеренной зоне) или на 500 м [1600 футов] по высоте. Поэтому ожидается, что виды будут перемещаться вверх по высоте или к полюсам по широте в ответ на смещение климатических зон». [7] [8]
Климат (от древнегреческого κλίμα «наклон») обычно определяется как погода, усредненная за длительный период. [9] Стандартный период усреднения составляет 30 лет, [10] но могут использоваться и другие периоды в зависимости от цели. Климат также включает в себя статистику, отличную от средней, например, величины ежедневных или годовых колебаний. Определение глоссария Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) 2001 года следующее:
«Климат в узком смысле обычно определяется как «средняя погода» или, более строго, как статистическое описание в терминах среднего значения и изменчивости соответствующих величин за период от месяцев до тысяч или миллионов лет. Классический период составляет 30 лет, как определено Всемирной метеорологической организацией (ВМО). Эти величины чаще всего являются поверхностными переменными, такими как температура, осадки и ветер. Климат в более широком смысле — это состояние, включая статистическое описание, климатической системы». [11]
Всемирная метеорологическая организация (ВМО) описывает « климатические нормы » как «контрольные точки, используемые климатологами для сравнения текущих климатических тенденций с прошлыми или с тем, что считается типичным. Климатическая норма определяется как арифметическое среднее значение климатического элемента (например, температуры) за 30-летний период. 30-летний период используется, поскольку он достаточно длинный, чтобы отфильтровать любые межгодовые колебания или аномалии, такие как Эль-Ниньо–Южное колебание , но также достаточно короткий, чтобы иметь возможность показать более длительные климатические тенденции». [12]
ВМО произошла от Международной метеорологической организации , которая создала техническую комиссию по климатологии в 1929 году. На своем заседании в Висбадене в 1934 году техническая комиссия определила тридцатилетний период с 1901 по 1930 год в качестве опорного периода для климатологических стандартных норм. В 1982 году ВМО согласилась обновить климатические нормы, и впоследствии они были завершены на основе климатических данных с 1 января 1961 года по 31 декабря 1990 года. [13] Климатические нормы 1961–1990 годов служат базовым опорным периодом. Следующий набор климатических норм, который будет опубликован ВМО, будет охватывать период с 1991 по 2010 год. [14] Помимо сбора данных о наиболее распространенных атмосферных переменных (температура воздуха, давление, осадки и ветер), для измерения изменения климатических условий также собираются другие переменные, такие как влажность, видимость, количество облаков, солнечная радиация, температура почвы, скорость испарения, дни с грозами и дни с градом. [15]
Разница между климатом и погодой полезно суммируется популярной фразой «Климат — это то, что вы ожидаете, погода — это то, что вы получаете». [16] В течение исторических промежутков времени существует ряд почти постоянных переменных, которые определяют климат, включая широту , высоту, соотношение суши и воды и близость к океанам и горам. Все эти переменные изменяются только в течение периодов в миллионы лет из-за таких процессов, как тектоника плит . Другие климатические детерминанты более динамичны: термохалинная циркуляция океана приводит к потеплению на 5 °C (41 °F) северной части Атлантического океана по сравнению с другими океаническими бассейнами. [17] Другие океанические течения перераспределяют тепло между сушей и водой в более региональном масштабе. Плотность и тип растительного покрова влияют на поглощение солнечного тепла, [18] удержание воды и количество осадков на региональном уровне. Изменения в количестве парниковых газов в атмосфере (в частности, углекислого газа и метана) определяют количество солнечной энергии, удерживаемой планетой, что приводит к глобальному потеплению или глобальному похолоданию . Переменные, определяющие климат, многочисленны, а их взаимодействия сложны, но существует общее согласие в том, что общие контуры понятны, по крайней мере, в той мере, в какой это касается детерминант исторического изменения климата. [19] [20]
.png/1280px-K%C3%B6ppen-Geiger_climate_classification_(1980-2016).png)
Климатические классификации — это системы, которые классифицируют климаты мира. Климатическая классификация может тесно коррелировать с классификацией биомов , поскольку климат оказывает большое влияние на жизнь в регионе. Одной из наиболее используемых является схема классификации климата Кёппена, впервые разработанная в 1899 году. [21]
Существует несколько способов классификации климатов по схожим режимам. Первоначально климаты были определены в Древней Греции для описания погоды в зависимости от широты местоположения. Современные методы классификации климата можно в целом разделить на генетические методы, которые фокусируются на причинах климата, и эмпирические методы, которые фокусируются на эффектах климата. Примеры генетической классификации включают методы, основанные на относительной частоте различных типов воздушных масс или местоположений в пределах синоптических погодных возмущений. Примеры эмпирических классификаций включают климатические зоны, определяемые выносливостью растений [22] , эвапотранспирацией [23] или, в более общем плане, классификацию климата Кеппен , которая изначально была разработана для определения климатов, связанных с определенными биомами . Общим недостатком этих схем классификации является то, что они создают четкие границы между зонами, которые они определяют, а не постепенный переход свойств климата, более распространенных в природе.
Палеоклиматология — это изучение прошлого климата на протяжении большого периода истории Земли . Она использует доказательства с различными временными масштабами (от десятилетий до тысячелетий) из ледяных щитов, годичных колец, отложений, пыльцы, кораллов и горных пород для определения прошлого состояния климата. Она демонстрирует периоды стабильности и периоды изменений и может указать, следуют ли изменения закономерностям, таким как регулярные циклы. [24]
Подробности современных климатических данных известны благодаря измерениям с помощью таких метеорологических приборов, как термометры , барометры и анемометры за последние несколько столетий. Приборы, используемые для изучения погоды в современной шкале времени, их частота наблюдений, их известная погрешность, их непосредственное окружение и их воздействие изменились за эти годы, что необходимо учитывать при изучении климата прошлых столетий. [25] Долгосрочные современные климатические данные смещены в сторону населенных пунктов и богатых стран. [26] С 1960-х годов запуск спутников позволяет собирать данные в глобальном масштабе, включая области с небольшим или нулевым присутствием человека, такие как Арктика и океаны.
Изменчивость климата — это термин, описывающий изменения в среднем состоянии и других характеристиках климата (таких как шансы или возможность экстремальных погодных условий и т. д.) «во всех пространственных и временных масштабах за пределами масштабов отдельных погодных явлений». [27] Часть изменчивости, по-видимому, не вызывается систематически и происходит в случайные моменты времени. Такая изменчивость называется случайной изменчивостью или шумом . С другой стороны, периодическая изменчивость происходит относительно регулярно и в различных режимах изменчивости или климатических моделях. [28]
Существуют тесные корреляции между колебаниями климата Земли и астрономическими факторами ( изменения барицентра , солнечная вариация , поток космических лучей , обратная связь альбедо облаков , циклы Миланковича ), а также режимами распределения тепла между климатической системой океан-атмосфера. В некоторых случаях текущие, исторические и палеоклиматические естественные колебания могут быть замаскированы значительными вулканическими извержениями , импактными событиями , нерегулярностями в данных о климате , процессами положительной обратной связи или антропогенными выбросами веществ, таких как парниковые газы . [29]
С течением лет определения климатической изменчивости и связанного с ней термина «изменение климата» изменились. Хотя термин «изменение климата» теперь подразумевает изменения, которые являются как долгосрочными, так и вызваны деятельностью человека, в 1960-х годах слово «изменение климата» использовалось для того, что мы сейчас описываем как климатическая изменчивость, то есть климатические несоответствия и аномалии. [28]
Изменение климата — это изменение глобального или регионального климата с течением времени. [34] Оно отражает изменения в изменчивости или среднем состоянии атмосферы в масштабах времени от десятилетий до миллионов лет. Эти изменения могут быть вызваны внутренними процессами Земли , внешними силами (например, изменениями интенсивности солнечного света) или деятельностью человека, как было обнаружено недавно. [35] [36] Ученые определили энергетический дисбаланс Земли (EEI) как фундаментальную метрику состояния глобальных изменений. [37]
В недавнем использовании, особенно в контексте политики в области охраны окружающей среды , термин «изменение климата» часто относится только к изменениям современного климата, включая повышение средней температуры поверхности, известное как глобальное потепление . В некоторых случаях этот термин также используется с предположением о человеческой причинности, как в Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). РКИК ООН использует термин «изменчивость климата» для изменений, не вызванных деятельностью человека. [38]
Земля претерпевала периодические климатические изменения в прошлом, включая четыре крупных ледниковых периода . Они состоят из ледниковых периодов, когда условия холоднее обычных, разделенных межледниковыми периодами. Накопление снега и льда во время ледникового периода увеличивает альбедо поверхности , отражая больше энергии Солнца в космос и поддерживая более низкую температуру атмосферы. Увеличение парниковых газов , например, из-за вулканической активности , может повысить глобальную температуру и вызвать межледниковый период. Предполагаемые причины ледниковых периодов включают положение континентов , изменения в орбите Земли, изменения в солнечной энергии и вулканизм. [39] Однако эти естественные изменения климата происходят в гораздо более медленном временном масштабе, чем нынешняя скорость изменений, которая вызвана выбросами парниковых газов в результате деятельности человека. [40]
По данным Службы ЕС по изменению климата «Коперник», средняя глобальная температура воздуха превысила 1,5°C за период с февраля 2023 года по январь 2024 года. [41]
Климатические модели используют количественные методы для моделирования взаимодействия и передачи лучистой энергии между атмосферой , [42] океанами , поверхностью суши и льдом через ряд физических уравнений. Они используются для различных целей, от изучения динамики погоды и климатической системы до прогнозов будущего климата. Все климатические модели уравновешивают, или почти уравновешивают, входящую энергию в виде коротковолнового (включая видимое) электромагнитного излучения на Землю с исходящей энергией в виде длинноволнового (инфракрасного) электромагнитного излучения от Земли. Любой дисбаланс приводит к изменению средней температуры Земли.
Климатические модели доступны в различных разрешениях от >100 км до 1 км. Высокие разрешения в глобальных климатических моделях требуют значительных вычислительных ресурсов, поэтому существует лишь несколько глобальных наборов данных. Глобальные климатические модели могут быть динамически или статистически уменьшены до региональных климатических моделей для анализа последствий изменения климата в локальном масштабе. Примерами являются ICON [43] или механистически уменьшенные данные, такие как CHELSA (Climatologies at high resolution for earth's land surface areas). [44] [45]
Наиболее обсуждаемым применением этих моделей в последние годы было их использование для вывода последствий увеличения парниковых газов в атмосфере, в первую очередь углекислого газа (см. парниковый газ ). Эти модели предсказывают тенденцию к повышению глобальной средней температуры поверхности , причем наиболее быстрый рост температуры прогнозируется для более высоких широт Северного полушария.
Модели могут варьироваться от относительно простых до довольно сложных. Простые модели лучистого теплообмена рассматривают Землю как одну точку и среднюю исходящую энергию. Это может быть расширено по вертикали (как в радиационно-конвективных моделях) или по горизонтали. Наконец, более сложные (связанные) модели глобального климата атмосфера–океан– морской лед дискретизируют и решают полные уравнения для переноса массы и энергии и лучистого обмена. [46]
{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
