Арктический морской лед трудно превзойти как показатель последствий изменения климата. Ученые наблюдали за наступлением и отступлением замерзшего полярного океана в этом наиболее чувствительном регионе Земли на протяжении десятилетий, чтобы получить представление о потенциальном волновом воздействии на различные природные системы: глобальную циркуляцию океана, окружающую среду обитания и экосистемы, источники пищи, уровень моря и многое другое.
Несмотря на усилия, направленные на то, чтобы модельные симуляции более точно отражали реальные наблюдения за таянием арктического морского льда, однако, открылся пробел: наземные отчеты показывают, что лед тает гораздо быстрее, чем предсказывают глобальные климатические модели.
«Основываясь на этом явлении, люди имеют разные мнения», - сказал климатолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Цинхуа Дин, доцент Института исследования Земли кампуса. Он сказал, что консенсус сообщества климатологов склоняется к идее, что расхождение связано с ошибочным моделированием. «Это что-то вроде предвзятости модели, она имеет некоторую низкую чувствительность к антропогенному воздействию», - пояснил он.
Динг и его группа не согласны. В исследовании под названием «Отпечатки внутренних факторов потери арктического морского льда в наблюдениях и моделировании», опубликованном в журнале Nature Geoscience, группа говорит, что модели в порядке. Они утверждают, что от 40 до 50 процентов убыли морского льда за последние три десятилетия объясняются значительными, но пока малопонятными внутренними факторами, в том числе эффектами, частично возникающими даже в тропиках.
«На самом деле мы сравниваем яблоки с апельсинами», - сказал Дин о несоответствии между наблюдениями в реальном времени и смоделированным таянием арктических льдов, вызванным антропогенным воздействием. Он объяснил, что среднее значение моделей учитывает только те эффекты, которые являются результатом исторического радиационного воздействия - расчеты основаны в основном на уровнях парниковых газов - но не полагаются, например, на краткосрочные колебания температуры поверхности моря. влажность, атмосферное давление и другие факторы, как локальные, так и связанные с другими явлениями в других местах на Земле. Такие высокочастотные события часто проявляются как шум в повторяющихся отдельных прогонах моделирования, поскольку ученые ищут общие долгосрочные тенденции.
«В любом прогоне модели будет случайный шум», - сказал Брэдли Маркл, научный сотрудник исследовательской группы Дина. «Если вы сделаете 20 или 30 прогонов модели, каждый из них будет иметь свой собственный случайный шум, но они будут компенсировать друг друга». Полученное значение является средним значением всех запусков моделирования без случайной изменчивости. Но эта случайная изменчивость может также влиять на то, что наблюдается на льду, в дополнение к принудительному сигналу.
Из-за своей природы внутренние изменчивости также, вероятно, приведут к периодам, когда таяние арктических льдов будет казаться замедленным или даже обратным, но в более широкой картине ученые-климатологи все еще видят в конечном итоге полное таяние арктического морского льда. часть года.
«Существует так много причин, по которым мы уделяем особое внимание арктическому морскому льду, но одна из главных вещей, которая действительно волнует людей, - это время, когда наступит свободное ото льда лето», - сказал Дин, имея в виду время, когда северный полюс больше не будет замерзшей границей, какой она была даже летом.
«Прямо сейчас прогнозируется, что примерно через 20 лет мы увидим лето без льда», - сказал Дин. Он продолжил, что лето без льда - это не только проблема климата, но и социальная проблема, учитывая воздействие на рыболовство и другие источники пищи, а также на природные ресурсы и среду обитания, которые извлекают выгоду из замерзшего полярного океана. По его словам, одна из вещей, на которую указывает это несоответствие между симуляцией и наблюдением, заключается в том, что прогнозы о том, когда наступит это лето безо льда, должны быть смягчены некоторым признанием эффектов внутренней изменчивости.
«С этим временным окном связана большая неопределенность», - сказал Дин. «Поскольку мы рассматриваем внутреннюю изменчивость, а также форсирование CO2, нам следует быть более осторожными в отношении сроков безледного лета».
Для Маркл эта ситуация подчеркивает несоответствие, которое часто возникает, когда речь идет о долгосрочных климатических тенденциях по сравнению с краткосрочными наблюдениями. В течение наших человеческих временных масштабов от часов до дней мы испытываем изменения температуры атмосферы на несколько градусов, поэтому повышение средней глобальной температуры на один или два градуса не кажется таким уж значительным.
Кроме того, межгодовая изменчивость температуры, например, связанная с этими тропическими внутренними вариациями, может составлять несколько градусов среднегодовой температуры в конкретной области, что близко к той же величине, что и многовековая глобальная температура. сигнал о потеплении», - сказал он.
Примером этой относительно краткосрочной изменчивости климата является хорошо известное южное колебание Эль-Ниньо (ЭНЮК), постоянный сдвиг между погодными системами Эль-Ниньо и аналогичный Ла-Нинья, который приносит как засуху, так и дождь, дефицит и изобилие в разные части света. Ожидается более экстремальное поведение погоды, вызванное ЭНЮК, поскольку климат Земли стремится к равновесию перед лицом повышения средней глобальной температуры даже на пару градусов.
«Просто для справки: 20 000 лет назад в разгар последнего ледникового периода большую часть Канады покрывал ледяной щит - среднегодовое изменение температуры составляло четыре или пять градусов», - сказал Маркл., "но это огромная разница."
Исследовательская группа Дина продолжает исследовать таинственные и сложные внутренние факторы, влияющие на арктический морской лед, особенно те, которые возникают в теплых влажных тропиках.
"Нас больше всего интересует период с начала 2000-х по сегодняшний день, когда мы наблюдаем такое сильное таяние", - сказал аспирант Ян Бакстер, который также работает с Дингом. Известно, добавил он, что последствия изменений в Арктике больше не ограничиваются одним регионом, а фактически распространяются на средние широты - часто в виде вспышек холодов. Группу интересует, как последствия в тропиках могут распространиться за пределы этого региона и повлиять на Арктику.