Соображения по поводу climate change

[profpr]

Коммент bruevich_mikluh мне показался настолько интересным, что я решил его обсуждение вынести в корень.
Насколько сильно воздействие человека на климат? Естественно, прямым эксперементальным путем это установить невозможно, хотя есть косвенные данные разного порядка. Из того, что сразу приходит в голову, в Nature была статья по влиянию события 9/11 на наблюдаемую температуру в США. Тогда на несколько дней была посажена вся авиация, кроме шести военных самолетов. Утверждается, что в те же дни на всей территории дневные температуры подпрыгнули, а ночные снизились, что хорошо согласуется с пониманием того, как авиация воздействует на климат. Есть интересные статьи, в которых показано, как снижение лесистости территории (вырубка леса под с/х) меняло региональную температуру. Известны случаи, когда крупные вулканические извержения роняли температуру на несколько лет, что есть аналог воздействия выброса аэрозолей.

Прямое влияние GHG на климат впервые было предложено Фурье 180 лет назад, так что с тех теория достаточно устоялась и было проведено достаточно много расчетов как на бумажке так и на компьютерах. В чем сложность проверки результатов таких расчетов по сравнению с предыдущими тремя случаями - воздействие не локализовано ни по пространству ни по времени. Так как приходящая радиация, прозрачность атмосферы, ect варьируют со временем, изменение температуры всегда можно объяснить этими другими факторами. Хотя было бы безумно интересно провести мгновенный выброс большого количества СО2 и посмотреть изменения глобальных температур. Поэтому вопрос в надежности GCM, которые учитывают все эти факторы, плюс GHG. Сравнение результатов расчетов с постоянной и переменной концентрацией GHG даст ту разницу, по которой можно судить о величине антропогенного воздействия. Если принять за данность, что GCM дают робастный результат, то да, антропогенное воздействие существует и является причиной изменения температуры Северного полушария.

Тут есть одно тонкое место. Концепция минимальной модели предполагает, что мы включили в модель все важные для моделируемого процесса факторы. Я не могу полностью исключить того, что существует некоторый неизвестный науке фактор, который и дает повышение температуры. Тем не менее, так как результаты GCM неплохо согласуются с данными измерений, а в ряде случаев даже позволили отловить систематические ошибки в сериях измерений, оснований для поиска такого фактора пока нет. Другое тонкое место - катастрофические изменения. Пример - shutdown of thermohaline circulation, так красочно и неправдоподобно описанный в the day after tomorrow. Уничтожение тропических лесов. Таяние Гренландии. Модели такого описывать не умеют.

Что касается прогнозов GCM на 100 лет вперед с потеплением на 3-4С - они, конечно, зависят от используемого сценария. Крупные вулканические извержения или полномасштабная ядерная война гарантированно уменьшат температуру. Можно и до snowball Earth сбросить. Тот же эффект достигается геоинженерными проектами - засадить океан железом или стратосферу SO2. Тогда можно будет с полным основанием говорить о том, что прогнозы климатологов опять не оправдались.

Да, GHG = greenhouse gases.

Comments

[mashats.livejournal.com]

не знаю видили ли Вы или нет, но в одном из последних GRL вышла статья про аэрозоли + парниковые газы... Можно было бы озаглавить о том как законы влиют на климат :)

http://www.agu.org/pubs/crossref/2007/2006GL028031.shtml

[profpr.livejournal.com]

Absolutely agree. Эту статью не видел, но видел несколько статей, где похолодание 70-х - 80-х было связано с global dimming, а быстрое потепление 90-х - с принятием международных соглашений по ограничению выбросов. Вообще, если вспомнить историю отечественных GCM, первая GCM (насколько помню, аналог модели Минц - Аракава из UCLA) считала именно сценарии похолодания. При обмене ядерными ударами США и СССР. Было несколько сценариев - ограниченная война, полномасштабная война, а результаты широко использовались при пропаганде разрядки. Кстати - во многом это пример успеха применения научных результатов в политике.

[bruevich-mikluh.livejournal.com]

Я немного другое хотел сказать - сейчас в принципе межледниковье в ледниковом периоде идёт, в будущем должно быть только холоднее - это долгосрочная перспектива если бы не было человека.
А потепление пока что наблюдается очень краткосрочное.
Так вот - сможет ли человек побороть низкую температуру оледенения и окажется ли сильнее процессов запустивших похолодание на планете?

Можно ли человечество по силе воздействия на окружающую среду (без ядерной войны) сравнить с катастрофическими извержениями, когда пеплом на тыщу километров всё живое убивает?

Эт я всё про "глобальное потепление" - так ли человек силён?

[profpr.livejournal.com]

Судя по публикациям в архивах газет, в 70-е теория начала ледникового периода была популярна. Сейчас редко что попадается на эту тему. Катастрофические явления, конечно, могут принципиально изменить климат планеты в сторону или потепления или похолодания, я могу насыпать горку сценариев в обе стороны, и с этим ничего поделать нельзя. Вы как геолог, конечно, знаете лучше меня про эпизоды, когда больше половины видов вымирало. Но предсказать хотя бы вероятность таких явлений? Я не видел такого. Я припоминаю забавную статью где предлагалось такое объяснение одного из эпизодов потепления (250? миллионов лет назад - могу соврать): первоначальный разогрев вызван массовым извержением вулканов в Сибири, привел к разогреву океана, и, как следствие, к массовому выбросу метана.

[bruevich-mikluh.livejournal.com]

Ну и так же с ещё одним примером который я всем привожу - Пермский период, по анализу захваченных пузырьков воздуха из соленых отложений - углекислого газа больше чем сейчас. (работу какую-то видел)
И при этом глобальное оледенение в южном полушарии.

Хотя вроде когда углекислого газа было много - это был конец Перми и тогда было потепление, а оледенение было в начале.

Наткнулся на статейку - не знаю верить или нет, но вещь довольно стрёмная:
http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2005/04/20/177434
От чего так содержание кислорода может упасть? Бактерии какие-то?

В Сибири колосальные извержения были в Триасовом периоде, сразу после Пермского.
Образовалась толща магматических пород где-то в три километра толщиной и несколько тысяч км. в поперечнике.
Причём это было трещинное извержение на суше по типу Гаваев - маловязкая высокотемпературная магма, которая растекается по большой территории без выброса аэрозолей в атмосферу.
Жуть страшная, но как от этого океан разогрелся - мало представляю.

[profpr.livejournal.com]

Я собственно вот эту (http://palaeo.gly.bris.ac.uk/Benton/reprints/2003TREEPTr.pdf) статейку цитировал про извержения. Как я их понял, предлагается первоначальный разогрев за счет тепличного эффекта, затем освобождение метана из газовых гтдратов. Так как здесь я не специалист, то о правдоподобности гипотезы по сравнению с альтернативными судить не могу. Как и о вашей ссылке. Хотя идея в оригинале работы интересная - кислород как драйвер фрагментации ареала. И О2 и СО2 постоянно менялись в атмосфере - насколько я понимаю, под влиянием вулканизма, химических реакций (в частности, удаляющих О2 - может быть, это и имелось в виду?)и интенсивности фотосинтеза.

По поводу высокой концентрации. Изменения температуры ведь не обязательно вызваны парниковым эффектом. На временах до 100К есть цикл Миланковича, а на длинных промежутках времени континентальный дрифт должен быть основным драйвером изменений. Как я читал, для разогрева snowball Earth при экваториальном положении суперматерика концентрация СО2 должна была повысится в сотни раз по сравнению с современной. Я не говорю про полную экзотику типа гипотезы Немезиды :-)

[bruevich-mikluh.livejournal.com]

Вылетание метана из гидратов - видится мне практически невозможным, так как прогреваются первые десятки метров воды, в то время как её основные массы имеют постоянную температуру (на сколько помню то ли 2, то ли 4 градуса по цельсию - порядок такой, но смотреть надо, не помню).
А гидраты могут образоваться только на глубинах в несколько км. (тут я тоже не специалист и точной глубины образования гидратов не знаю).
Средняя глубина океана - 3 км...
Это какая энергия нужна чтобы её нагреть на пару градусов?
Несколько кубических километров породы выброшенной вулканом - могут сильно повлиять на климат, но даже если эти разогретые километры погрузить в океан - на температуре океана это не скажется.

Так что никуда гидраты эти не улетят.

Сейчас бреда немножко околофантастического на эту тему:
Я думал как можно эту штуку использовать - например топить вражеский флот. Каким-нибудь способом резко разогреть метан-гидрат, метан высвободится и пойдёт к поверхности. Плотность воды резко упадёт и корабли потонут.
Проблема одна - где взять столько эенергии на разогрев...

А что за гипотеза Немезиды?

[profpr.livejournal.com]

На самом деле если предположить что вся дополнительная энергия GHG forcing тратится только на прогрев толщи океана, подсчитать можно очень даже просто.

Mass of the ocean 1.4 × 10^21 kilograms
The area 0.36 × 10^15 m2
Mass per m2 of the surface: 4 X 10^6 kg = 4 X 10^9 g

The greenhouse gases radiative forcing compared to pre-industrial 2.43 Wm-2
Additional energy from GHG, per year: 77 X 10^6 J/m2*yr = 0.018 X 10^9 kal/m2*yr

Time to heat the ocean by 1C: 1*4/0.018=220 years

Так что для прогрева толщи океана на пару градусов даже при современном уровне СО2 потребуется пол тысячелетия - немного на геологических временах. И все уже начнет размешиваться. Конечно, в первую очередь будет прогреваться верхний слой, глубина его порядка 100-300 м, зависит от широты. Поэтому процесс может модифицироваться, за счет большего количества водяных паров в атмосфере. Но порядок мы оценили.

Насчет глубины гидратов метана вы правы - несколько километров.

Уфф, назад, к налоговым декларациям. God I hate it...

[bruevich-mikluh.livejournal.com]

Тады страшно.

Но с трудом как-то верится.

[profpr.livejournal.com]

BTW - почему с глубины несколько км, вроде как с нескольких сотен метров должно быть? Вот и wiki так пишет http://en.wikipedia.org/wiki/Methane_hydrate

Nemesis

[profpr.livejournal.com]

Это одна из попыток объяснить периодику в вымирании видов. Предположительно коричневый карлик, спутник Солнца. В Вики (http://en.wikipedia.org/wiki/Nemesis_%28hypothetical_star%29) немножко об этом есть. Не астрофизик, так что ничего сказать не могу.

[profpr.livejournal.com]

Вот еще мысль пришла в голову. Вопрос ведь не в том, так ли силен человек, чтобы противодействовать любому природному явлению. Всегда можно придумать такое явление, против которого средств нет. Суперновая вблизи. Астероид. Вулканы. Но вопрос в том, достаточно ли человек силен для того, чтобы в отсутствие таких явлений противодействовать побочным последствиям собственной деятельности.

[bruevich-mikluh.livejournal.com]

Написал сейчас ещё один коментарий, фигня какая-то получилась.
Потёр.

В общем я тут с вами полностью согласен.