Климатология в настоящее время выходит за рамки описательной науки, занимавшейся связью между географией и физикой на протяжении веков. Стремительный рост интереса к этой области связан с осознанием непроизвольного влияния человека на климат Земли, который в последние годы претерпевает существенные изменения, отклоняясь от привычных для нас норм. Первоначально ученых волновали сами эти изменения, затем — их причины, связанные с ними последствия и, наконец, возможные способы противодействия. Разнообразные задачи требуют различных инструментов решения, а также специфических навыков и компетенций у исследователей. Все это разнообразие сегодня составляет климатологию.
Климатологи изучают свойства и параметры основных климатических оболочек — атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы и криосферы — а также обменные процессы между ними благодаря эффективной системе наблюдений. глобальная система наблюдений за климатомФормирование системы инструментальных наблюдений за климатом завершилось только в начале 1990-х годов, отдельные её составляющие насчитывают десятки лет. Эра инструментальных измерений климата длится более 170 лет и охватывает разнообразные наблюдения. Средства наблюдений постоянно совершенствуются: точность и охват увеличиваются, исследуются все более «тонкие» явления: потоки парниковых газов из экосистем, накопление тепла в океане, объем льда в ледниках, поглощающие свойства аэрозолей, расположение и интенсивность молниевых вспышек и т. д.
XIX век характеризовался инструментальными судовыми наблюдениями и метеорологическими станциями, сейчас же основным источником информации считаются автоматические средства наблюдения. К ним относятся контактные: автоматические метеостанции, буи, глайдеры, датчики на самолётах и вертолётах. Так же дистанционные — спектрорадиометры, радары, лидары, содары. Приборы размещаются как на Земле, так и в космосе, на спутниках. изучилиУменьшение объема льда в ледяных щитах Гренландии и Антарктиды. По этим или другим изменениям солнечной радиации в отдельных диапазонах длин волн климатологи . фиксируютСвойства аэрозолей – мельчайших твердых и жидких частиц, находящихся в воздухе, оказывают существенное влияние на физику облаков, качество воздуха и климат планеты. Длительные программы наблюдения за океаном и атмосферой, такие как ПИГАП (Программа исследования глобальных атмосферных процессов), «Разрезы» и другие, сыграли большую роль в изучении этого вопроса.
Российские и советские учёные внесли большой вклад в развитие климатологии. Например, М. Ф. Спасский одним из первых высказал идею оценки климата как задачи физики, А. И. Воейков создал одни из первых климатических атласов мира и начал изучать энергетический баланс поверхности, А. М. Обухов описал фундаментальный закон турбулентности атмосферы, а М. И. Будыко рассчитал тепловой баланс Земли и разработал одну из первых полуэмпирических моделей климата Земли, оценить с её помощью условия равновесного климата. подробнее см.ниже главу «Нужно кое-что объяснить»Г. И. Марчук внедрил методы расщепления в численное моделирование погоды и климата. С. С. Лаппо открыл наличие глобальной термохалинной циркуляции в океане. Это далеко не полный список открытий — перечисление всех достижений российской климатологии могло бы занять много страниц. Сейчас в России исследованиями в области климата и смежных областях (адаптации, смягчении) занимаются научные коллективы из десятков организаций РАН, Росгидромета и высшей школы.
Благодаря наблюдениям известно о быстрой росте концентрации парниковых газов в атмосфере последних десятилетий. В первую очередь это касается углекислого газа, но также метана и закиси азота. Наблюдения изменения изотопного состава CO2… 2 в атмосфере позволилиС уверенностью можно сказать, что причиной такого роста является сжигание ископаемого топлива, содержащего почти совсем мало неустойчивого изотопа. 14Показатели, полученные при изучении потоков парниковых газов, также подтверждают это. подробнее см.ниже главу «Нужно кое-что объяснить»Увеличение концентрации парниковых газов приводит к обострению парникового эффекта; это усиление оказывается благоприятным. фиксируютМногоспектральные наблюдения за встречным длинноволновым излучением атмосферы показывают результат усиления: потепление в нижних слоях атмосферы и на поверхности. Например, 2023 год стал теплее второй половины XIX века на 1,45 ºC, а также резкое… выхолаживание в высоких слоях атмосферы.
Увеличение парникового эффекта вследствие выбросов углекислого газа, обусловленных деятельностью человека. 2Постоянно нарушает радиационное равновесие планеты. Системы спутников. фиксируютЗемля испытывает дефицит энергии из-за того, что поступающая солнечная энергия равна 340 ваттам на квадратный метр. –2А интенсивность излучения, направляемого в космос, составляет всего 339 ватт на квадратный метр. –2Последние достижения в области систем наблюдения помогли уравновесить этот дисбаланс и выяснить, куда поступает этот 1 Вт·м. –2: ученые установилиПочти весь разность тепла направляется на нагрев океана (примерно девяносто процентов).
За последнее время удалось установить все факторы, влияющие на рост уровня океана, который замедлился с 2 мм в год в период 1990-х годов до почти 5 мм в год по настоящее время. Учёные… установилиОсновной фактор роста уровня моря сейчас — таяние ледников, главным образом льда Гренландии.
Талит льды постепенно уносят с собой сведения о прошлых погодных условиях, изучение которых всё ещё актуально. Учёные применяют природные «архивы», хранящие ценную информацию о прошлом климате: изотопы в кольцах деревьев и морских отложениях, состав воздуха в пузырьках, замороженных в льде, и тому подобное.
Исследование роли океана, включая Арктику, в климатических изменениях ведется в Институте океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Арктическом и Антарктическом научно-исследовательском институте, Тихоокеанском океанологическом институте им. В. И. Ильичёва ДВО РАН. Гидросфера суши как часть климатической системы изучается в Институте водных проблем РАН, Государственном гидрологическом институте. Вопросами криосферы и процессов в многолетнемерзлых грунтах занимаются ученые Института криосферы Земли СО РАН, Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН.
Дополнительные примеры наблюдений приведены ниже в следующей главе. «Нужно кое-что объяснить».
Моделирование и прогноз климата
В науке важно ставить и проводить эксперименты для подтверждения или опровержения гипотез. Поэтому климатология не ограничивается лишь наблюдениями и палеореконструкциями. Для уточнения работы климатической системы проводятся наблюдательные кампании. Например, Ф. Нансен в конце XIX века выдвинул гипотезу о трансполярном дрейфе в Арктике и проверил ее: заморозив свой корабль «Фрам» во льдах моря Лаптевых и освободившись ото льда у Шпицбергена.
Что если потребуется провести масштабный эксперимент для понимания последствий изменений в обороте и температуре нашей планеты? Например, необходимо выяснить, как отреагирует температура и циркуляция атмосферы, если ускорить вращение Земли вдвое? Или, допустим, уменьшить поступающую от Солнца энергию на 10%? А что будет, если удвоить концентрацию парниковых газов в атмосфере? Гидродинамические лабораторные эксперименты с вращающимися системами могут частично прояснить реакцию циркуляции атмосферы. Но как быть с глобальной температурой? Ведь нет второй планеты рядом, чтобы провести натурный эксперимент.
Решение нашли в создании моделей климата, подобных настоящим, и проведении экспериментов с этими копиями. развиваясьОт базсных концептуальных или энерго-балансовых достигли до моделей глобальной циркуляции атмосферы и океана, где применяются конечно-разностные схемы. см.ниже главу «Нужно кое-что объяснить»Вычисляются уравнения гидродинамики, переноса излучения, фазовых переходов воды и так далее. Современные климатические модели — это модели прогноза погоды с несколько грублее разрешением в атмосфере (вместо километров — десятки километров), но зато с интерактивными компонентами (например, растительностью, глубинным океаном, ледниками, углеродным циклом), которые для прогноза погоды не нужны, а для климатических исследований — необходимы.
С климатическими моделями сейчас проводитсяПроводится множество экспериментов, включая ансамблевые — с десятками и сотнями запусков модели. Научные группы координируют свои исследования, сравнивая модели друг с другом. роль облаков и аэрозолей в климате, рольЭмиссии парниковых газов и природные колебания. Модели показываютУчет только природных факторов (изменчивость солнечной активности, параметры орбиты, вулканические извержения) не объясняет современное потепление. При учете природных и антропогенных факторов модели воспроизводят его достаточно уверенно. оправдываютсяРасчёты 1970-х годов правильно спрогнозировали повышение температуры, а последующие – увеличение уровня океана и другие изменения. ускорениеЭтот рост подтвердил себя. Прогнозы оказались верными, выдвинутые не только в научных организациях, но и, к примеру, в крупных… корпорацияхЗа достижения в области климатологии Нобелевскую премию по физике 2021 года удостоились С. Манабе и К. Хассельман за «физическое моделирование климата Земли, количественный анализ изменчивости и надежное прогнозирование глобального потепления».
В России численное моделирование климата развивается в Институте вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН, Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова, Гидрометцентре России, Институте физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН. В Институте физики атмосферы также ведется исследование причин климатической изменчивости, связи изменений климата с опасными погодно-климатическими явлениями. Эти же вопросы изучаются в Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН и ряде других организаций.
Показатели работы моделей в прогнозировании перемен за последние десятилетия дают основание полагать о точности предсказаний на следующие десятилетия.
Прогнозы строятся по сценариям изменений солнечной активности, орбитальных параметров и антропогенных действий. Представители гуманитарных наук. создалиВозможны различные варианты развития общества, каждый из которых будет характеризоваться специфическим изменением численности населения, уровня урбанизации и образования, типа энергетики, транспорта и сельского хозяйства. В результате будут отличаться выбросы аэрозолей и парниковых газов, что повлечет за собой различные реакции климатической системы. При сценарии устойчивого развития к концу века температура повысится на полградуса, уровень океана — на 40 сантиметров. В случае активного использования углеводородов к 2100 году температура может возрасти на 3 градуса Цельсия, а уровень моря — почти на метр.
Как реагировать на изменение климата?
Изменения климата вызовут различные последствия и риски. Область климатологии расширяется, охватывая естественно-научные (физика, география, химия, биология), общественные науки (экономика, политология, социология) и медицину. Оценка последствий не производится в отрыве от объектов воздействия: влияние изменений климата на экономику страны, хозяйственную деятельность региона, города, предприятий, здоровье человека и образ его жизни. Изменения климата могут проявиться в разных аспектах нашей повседневной жизни: от смены дат отпуска до необходимости переезда в новые районы.
Адаптация к меняющимся климатическим условиям приобретает всё большую значимость в климатологии. Биологические виды, как правило, реагируют на происходящие трансформации, приспосабливаясь уже после возникновения изменений. Человеческому обществу и человеку доступно действоватьУчёные, предсказывая возможные исходы и опасности, советуют действовать сейчас, чтобы уменьшить негативные последствия и увеличить позитивные. К примеру, климатологи… прогнозИзменения длины маршрутов на Северном морском пути. прогноз изменения ареалов растениеводства и урожайности, прогнозУвеличение уровня мирового океана и усиление воздействия штормов. прогнозПрогнозы о деградации многолетней мерзлоты и других рисках помогают принимающим решения людям лучше понимать необходимость развития портовой инфраструктуры в Арктике, расширения сельскохозяйственных практик и укрепления берегов. ложатсяВ качестве основы послужили планы адаптации регионов и отраслей.
В России адаптацией к изменениям климата занимаются ученые из ГГО, Института географии РАН, Института глобального климата и экологии им. академика Ю. А. Израэля (ИГКЭ). Ученые ИГКЭ также специализируются на оценке баланса парниковых газов между атмосферой и подстилающей поверхностью. Измерениями и оценкой потоков парниковых газов занимаются также в Центре по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, в Институте леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, в Институте космических исследований РАН, в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова (МГУ) и в ряде других организаций. Экономические последствия изменений климата исследуют в Институте народнохозяйственного прогнозирования РАН и в Высшей школе экономики.
В последние годы появились количественные оценки рисков при разных уровнях глобального потепления, сделанные учёными. было показаноЧем больше прогнозируется потепление, тем выше риски.
Ожидаемый уровень повышения температуры прямо связан с количеством парниковых газов, которые люди выпустят в атмосферу. В связи с этим наряду с изменением климата происходитКаждый год все больше энергии получают от возобновляемых источников. В химической и металлургической отраслях появляются новые технологии, меняется транспорт, сельское хозяйство. В последнее время выполнено много работ. ведетсяДля усиления поглощения углерода наземными экосистемами и разработки систем прямого улавливания углерода из атмосферы, направлена низкоуглеродная модель развития, которая сокращает выбросы и предотвращает опасно высокое повышение температуры. В этой области за последние годы наблюдается настоящий научно-технологический бум с участием ученых разных дисциплин: энергетиков, материаловедов, химиков, физиков, биологов и др.
Ученые продумывают «план Б» — на тот случай, если переход к низкоуглеродной экономике затянется. оцениваютсяМетоды климатической инженерии — это управляемое воздействие на глобальный климат для достижения определенного результата. К примеру, разрабатываются расчеты по созданию аэрозольного «экрана» в стратосфере или по влиянию на слоисто-кучевые облака над океаном. Такие исследования проводятся на теоретическом уровне и с использованием числовых экспериментов климатическими моделями: ученые оценивают эффективность методов и потенциальные негативные последствия, надеясь, что эти методы не перейдут из разряда теории в практику.
В России изучению атмосферного аэрозоля уделялось и уделяется внимание в ИФА РАН, МГУ, Институте оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН. Там также исследуется роль аэрозолей в обменных процессах, в климате, включая городской климат.
В МГУ активно развивается городская климатология. Физика верхней атмосферы и связь процессов в этих слоях с изменениями климата изучаются в Санкт-Петербургском государственном университете, в Институте солнечно-земной физики СО РАН, Институте космофизических исследований и аэрономии им. Ю. Г. Шафера СО РАН.
Нерешенные задачи
Климатологические прогнозы, сделанные более 40 лет назад, работают успешно, но климатология все еще полна неразрешенных вопросов. Например, движение воздуха в атмосфере описывается уравнением Навье—Стокса, одним из великих нерешённых уравнений (задача тысячелетия).
Существуют и задачи, тесно связанные с практикой климатологии. К примеру, учёные пока не могут уточнить диапазонЧувствительность — это реакция глобальной температуры на увеличение количества парниковых газов. 2Температура в атмосфере оценивается в диапазоне от 2 до 5 градусов Цельсия. Этот диапазон не меняется ни в модельных расчетах, ни в палеографических данных. Причины такого размаха кроются в десятках, а то и сотнях обратных связей, действующих в климатической системе на разных временных масштабах. облакамиОблака способны как согревать планету (благодаря парниковому эффекту, что можно почувствовать, сравнив температуру воздуха в ясную и пасмурную зимнюю ночь), так и охлаждать (благодаря альбедному эффекту, который ощущается при сравнении температуры в ясный и пасмурный летний день).
Последние времена уделяют большое внимание климатологи уделяютКритические точки в климатической системе, пересечение которых может вызвать масштабные, ускоренные и часто необратимые изменения климата. Примером служит достижение точкой стабильности ледника Западной Антарктиды или переход лесов Амазонии из поглотителей CO2 в источники. 2 в его эмитенты.
В области климатического прогнозирования сохраняются вопросы. остаетсяС интервалом от пары недель до десяти лет. В течение первых двенадцати дней всё хорошо (в самые первые дни особенно). очень хорошоПрогноз погоды строится на начальных и граничных данных. С десятилетним сроком прогнозирование климата, оценивающее реакцию климатической системы на измененные условия, работает удовлетворительно. Между этими диапазонами возникает проблема: начальные данные атмосферы «забываются» через две недели (почему именно две недели неясно, некоторые ученые связывают это с временем полного обновления водяного пара в атмосфере, которое составляет 10-14 дней). Это и является пределом предсказуемости прогноза погоды. А граничные условия успевают меняться незначительно. Гражданам можно пользоваться инерционным прогнозом: «эта весна будет как предыдущая», «следующий год будет как этот». Однако ученые работают над проблемой, проводя специальные эксперименты по декадному прогнозу. В моделях сейчас усваивается информация от более медленных компонент климата, имеющих более долговременную память, чем атмосфера — состояние океана, почвы, морских льдов.
Потребуется решение задачи по детализации результатов климатического моделирования и правильному воспроизведению процессов подсеточного масштаба, таких как облака или сильные ливни и шквалы. Искусственный интеллект может помочь в подобных задачах. применяются в климатологии.
Неразрешенные проблемы еще больше показывают важность науки и знаний о климате, которые становятся главной опорой при разработке климатической политики многих стран, в том числе России. Такой подход закреплен в Климатической доктрине Российской Федерации. Адаптация к изменениям климата — одно из главных направлений научно-технического развития. подробнее см.ниже главу «Нужно кое-что объяснить»Для проведения масштабных исследований реализуются крупные программы, такие как Федеральная научно-техническая программа в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений на 2021–2030 годы и важный инновационный проект государственного значения по созданию Единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ. Действует Национальный план адаптации к изменениям климата (до 2025 года реализуются мероприятия второго этапа), формируется сеть карбоновых полигонов — научно-исследовательских и образовательных полигонов для разработки, испытания и валидации технологий количественной оценки потенциалов эмиссии и поглощения парниковых газов различными типами природных экосистем.
Климатология — фундаментальная и прикладная дисциплина с общественным и государственным спросом на её результаты. Это междисциплинарная область, где можно заниматься теорией, экспериментами и наблюдениями в полевых условиях. Обновляющаяся база приборов, сильные научные школы и международное сотрудничество — ещё одни преимущества этой науки. Что же нужно для того, чтобы заниматься любимым делом?
Необходимо разъяснить некоторые моменты (примеры и пояснения терминов).
Примеры наблюдений:
1 ARGOЭто крупный международный научный проект с участием организаций из более чем 30 стран. Проект объединяет сеть автоматических наблюдательных буев, передающих данные по спутниковой связи и принимаемых наземными станциями. Флот проекта состоит почти из 4000 буев, которые измеряют морские течения, температуру и соленость воды в океане (до глубины 2 км, некоторые — до 6 км). В последнее время стали наблюдать и химический состав морской воды.
2 Fluxnet Это глобальная сеть наблюдений за концентрацией парниковых газов, которая располагается на метеорологических мачтах, размещенных в типичных для каждого региона экосистемах. Сейчас работает более 900 станций по всему миру. В России новые станции Fluxnet появляются в рамках программы «. Карбоновых полигонов».
3 GRACEДва спутника, движущиеся по орбите рядом, позволяют с высокой точностью измерить расстояние между собой. Это дает возможность восстановить колебания гравитационного поля Земли.
4 Aeronet — Международная система наземных станций дистанционного наблюдения свойств аэрозоля, определяются по ослаблению солнечного света в ясные дни. Система насчитывает более шестисот станций, распределенных по всем континентам и некоторым островам Мирового океана.
5 RAPIDСистема наблюдения за движением воды в Атлантическом океане, включающая подводный кабель во Флоридском проливе, массив буйков в открытом море, датчики давления на дно океана и спутниковые измерения.
6 Спутники Арктика-МСпутниковые наблюдения — один из самых ценных источников информации о климатических процессах. Наблюдения обычно ведутся со спутников на высокой геостационарной орбите, вращающихся вместе с Землей и «зависших» над экватором. Такой тип наблюдений позволяет получать информацию с дискретностью до 5 минут, но видимая область невелика. Наблюдения также ведутся со спутников на низкой околоземной орбите, совершающих обороты вокруг Земли и пролетающих над всеми регионами, но у которых большая скважность по времени. Интересной «комбинацией» является высокоэллиптическая орбита, используемая российскими метеорологическими спутниками «Арктика-М». Она позволяет быстро пролетать над Антарктикой и «зависать» над Арктикой.
8 Дрейфующие станции «Северный полюс»Советские ученые решили поставить уникальный дрейф вмерзшего в лед Фрама на регулярные рельсы. Дрейфующие станции «Северный полюс» стали устанавливаться на многолетних льдинах в Арктике и позволили получить уникальную информацию в области океанологии, физики и динамики льдов, метеорологии, геофизики (наблюдения в ионосферном и магнитном полях), гидрохимии, гидрофизики, биологии моря. В последние годы из-за таяния морского льда найти льдину, пригодную для установки аппаратуры, становилось всё сложнее. С 2 октября 2022 года наблюдения ведутся на современной станции (СП-41) — специально построенном научно-исследовательском судне, которое вмораживается в лед.
Дистанционное зондированиеЗначительная часть данных о климате и процессах в атмосфере получена благодаря дистанционному зондированию – активному или пассивному.
При активном зондировании прибор испускает сигнал (например, лидары — световой импульс, содары — звуковую волну, радары — радиосигнал) и затем регистрирует отраженный сигнал. Сопоставление этих сигналов позволяет восстановить свойства среды.
Пассивное зондирование подразумевает прием излучения в разных диапазонах (видимый, инфракрасный, микроволновый и др.) с последующим сравнением фактического излучения с эталонным. Приборы могут располагаться на спутниках или на Земле. Часто применяются комплексные системы, например, спутник EarthCare оснащен радаром, лидаром и пассивным зондировщиком для изучения облаков и аэрозолей.
Углеродные изотопы и глобальное потепление: эффект Зюсса. В природе встречаются три изотопа углерода — стойкие. 12С и 13С и неустойчивый 14Углерод с временем полураспада 5700 лет. В середине 1950-х годов учёный Ханс Зюсс обнаружил изменение изотопного состава углекислого газа, а именно — сокращение изотопов. 14С и 13С. Так как деревья во время фотосинтеза отдают предпочтение закреплению более лёгкого изотопа углерода ( 12С) и учитывая время полураспада 14С, в ископаемом топливе 13С и 14Содержание их меньше, чем в других частях климатической системы. 2— важное свидетельство о том, что источник—причина увеличения концентрации CO2 2— именно сжигание ископаемого топлива провоцирует этот эффект. Назвали его «эффектом Зюсса».
Ледниковые керныЛедниковые керны — цилиндры льда из ледников, хранящие ценные сведения о прошлом климате. Пузырьки воздуха в них содержат информацию о смешивании различных газов, например, углекислого газа. 2 или СН4Изучение ледников позволяет восстановить состав атмосферы за тысячи лет до настоящего времени. Однако для более далеких периодов временная точность восстановления ухудшается из-за особенностей формирования льда и длительного замыкания пузырьков воздуха.
Решающим шагом стало появление непрерывной реконструкции количества парниковых газов в атмосфере за последние 400 тысяч лет, полученной на основании ледниковых кернов с антарктической станции Восток. Сейчас реконструкция на 800 тысяч лет выполнена со станции EPICA Dome-C.
Модели климатаРазвитие моделей климата шло от концептуальных, например, модели Эратосфена с пятью климатическими поясами, до энерго-балансовых, где температура рассчитывалась по приходящей и уходящей энергии, а затем — до моделей общей циркуляции атмосферы и океана, решающих уравнения гидродинамики. Позднее появились модели земной системы, где наряду с динамикой атмосферы и океана происходят вычисления в блоках углеродного цикла, переноса радиации, трансформации аэрозолей, химии атмосферы, интерактивной растительности и др.
Конечно-разностные схемыНабор схем, открывающих путь к приближённому решению задач с дифференциальными уравнениями, преобразуя их в замкнутую систему обыкновенных уравнений, фактически отображает плавную функцию посредством совокупности коротких отрезков.
Начальные и граничные данныеДля прогнозирования погоды необходимы начальные и граничные условия, определяющие поведение системы уравнений, решаемой в численных климатических моделях (включающих уравнение гидродинамики, уравнение неразрывности, уравнение идеального газа). В климатических проекциях важность имеют граничные условия, отражающие характер внешних воздействий, таких как изменение солнечного излучения, параметров орбиты, влияние вулканов, а также поток аэрозолей и парниковых газов в связи с деятельностью человека.
Усвоение данныхДля прогноза погоды важен блок обработки данных наблюдений.
Этот блок фильтруя недостоверную информацию, переводит множество чисел из разных источников в набор начальных условий, с которого начинается работа гидродинамической модели прогноза.
Меры адаптацииАдаптация объектов к климату может иметь различные варианты: «твердые», включающие технические решения или природоохранительные меры, и «мягкие» — поведенческие, управленческие или законодательные. Эффективность каждой меры разнится, поэтому часто целесообразно сочетать их. Например, для снижения воздействия жары на городское население можно устанавливать кондиционеры в транспорте и социальных объектах, увеличивать зеленые насаждения, добавлять водные объекты, проводить информационные кампании о поведении в жару, разрабатывать приложения с такой информацией, менять график работы персонала, работающего под открытым небом.
Прогноз БудыкоСоветский академик Михаил Иванович Будыко занимал видное место среди мировых климатологов XX века. Из его работ следует, что учёный оценил тепловой баланс Земли, разработал первую энерго-балансовую модель и предсказал с её помощью вариант «Белой Земли» — планеты, покрытой льдом или снегом. Будыко предлагал различные воздействия на климат регионального (нанесение сажи на арктический лед) или глобального (добавление сульфатных аэрозолей в стратосферу) масштаба. В начале 1970-х годов Будыко, опираясь на собственную энерго-балансовую модель, … сделалТочный прогноз изменения глобальной температуры от роста концентрации CO2. 2Будыко сделал этот прогноз, исходя из предположения роста темпов производства энергии на 4–6% ежегодно. Прогноз не учитывает влияние других парниковых газов, например метана, а также охлаждающее воздействие аэрозолей, что, вероятно, частично компенсирует друг друга.
«Остановка Гольфстрима»Одним из главных пунктов в системе климата считают замедление (и возможное прекращение) Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции, которое происходит из-за усиления таяния льдов в Арктике и замедления образования соленых вод в море Лабрадора. В новостях это явление ошибочно называют «остановкой Гольфстрима» (хотя Гольфстрим как поверхностное течение слабо связано с глубинной циркуляцией), особую популярность приобрело после фильма «Послезавтра».
Использование искусственного интеллекта в климатологииМетоды искусственного интеллекта применяются в климатологии для распознавания и классификации объектов и паттернов, например, поиска определенных объектов в спутниковых наблюдениях.
Они также улучшают разрешение выходных полей моделей, уточняя пространственное разрешение прогноза и воспроизводя мелкие процессы подсеточного масштаба. Искусственный интеллект используется для прогнозирования погоды и климата, например, в сверхкраткосрочном прогнозе опасных явлений при использовании данных погодных радиолокаторов или в декадном прогнозе при моделировании динамических рядов данных. Климатология является наукой о данных, поэтому применяются большинство существующих методов статистического анализа данных.
Опубликовано при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571. Физтех-Союза)