Прогноз динамiки аномалiй глобальнiх температур приземного шару земної атмосфери на першу половину ХХІ сторіччя з використанням методу

    З малюнкуку 3 неважко встановити, що у період з 1930 по 2005 рік  прогнозні залежності від часу характеристики, яка вивчається,  задовільно відповідають їх фактичним залежностям. Відхилення її прогнозу від фактичного значення  перевищує верхню межу зазначеного інтервалу лише одноразово – у 1944 році. Співпадає у зазначений період не тільки загальний характер прогнозної та фактичної залежностей, але й розташування більшості їх екстремумів. Це дозволяє сподіватись, що й у період з 2010 по 2049 роки запропоновані прогнози динаміки процесу, який вивчається будуть такими же точними та адекватними, якщо його статистичні властивості  справді залишаться незмінними.

    Малюнок 3 свідчить про те, що у період з 2010 по 2020 рр. температурний режим на планеті слід очікувати стабільним, а далі розпочнеться нова хвиля глобального потепління, котра триватиме, як найменше до 2050 року. Вірогідність того, що фактичне значення середньорічної аномалії глобальної температури приземного шару атмосфери планети у 2048 році буде більше ніж у 2020 р. перевищує 0.99.

    Цей висновок відповідає уявленням МГЕЗК [1,  31] про вірогідні сценарії глобального потепління у ХХІ сторіччі. Кількісно співпадає з прогнозами МГЕЗК також розроблений прогноз, хоча отриманий він був за допомогою інших методів. Останнє свідчить про обєктивність отриманого результату.

    Разом з тим залишається не з’ясованим, а чи справді у майбутньому властивості динаміки глобальних температур залишаться аналогічними тим, що мали місце у ХІХ- ХХ сторіччях? Підстав для ґрунтовної відповіді на це запитання досі не встановлено, хоча як гіпотеза може бути запропонований наступний її варіант.

      Наступна хвиля глобального потепління, що очікується після 2020 року, викличе подальший підйом рівня поверхні Світового океану та зростання його площі [1]. Внаслідок цього посилиться загальний потік водяного пару, що потрапляє з неї до тропосфери та середній його вміст у її повітрі [14, 15]. Останнє, ураховуючи потепління глобального клімату,  активізує відтік тепла з приземного шару  земної атмосфери внаслідок термічної конвекції, хоча й посилить парниковий ефект [16].  Тому швидкість зростання глобальних температур після 2020 року може бути трохи нижчою.

    Можливим  є й більш радикальний сценарій. Підйом рівня Світового океану викликає зростання сили Архімеду, що діє  на язики шельфових льодовиків Антарктиди та Гренландії. У сучасному періоді нижні поверхні більшості з них до океанського дна є примерзлими, тому  швидкість руху льоду поблизу них близька до нуля.

    Язик  шельфового льодовика під тиском льоду, що накопився у зоні його живлення, рухається до океану завдяки своєї внутрішньої пластичності (кожен молекулярний шар льоду потрохи зсувається відносно сусіднього шару). Оскільки швидкість руху нижнього шару шельфового льодовика, відносно океанського дна, дорівнює нулю, середня швидкість цього процесу низька (за рік шельфовий льодовик Росса висувається до океану  в середньому на 200 м [48]). Край шельфового льодовика рано чи пізно відділяється від свого ложа (океанського дна), а потім , під впливом приливних та інших хвиль, і від самого льодовика, утворюючи айсберг.

    Зростання сили Архімеду до певного рівня відірве нижні поверхні шельфових льодовиків від їх ложа, та суттєво підвищить швидкість їх  руху до океану. При цьому режим руху таких шельфових льодовиків наблизиться до сучасного режиму руху льодовиків «виводних», а його швидкість зросте з 200 до 1600 м/рік (так, наприклад, відбувається рух льодовика Еймері [48]). Останнє, відповідно до пульсаційної гіпотези Уілсона [49], викличе зростання у декілько разів інтенсивності генерації айсбергів та їх кількості у водах Світового океану. Це призведе не тільки зменшення його поверхневої температури, але й ще більше прискорить підйом його рівня.  В наслідок цього, зазначений процес може прийняти лавиноподібний характер, а швидкість підйому рівня Світового океану стане безпрецедентною, та виникне глобальне похолодання.

    Розглянутий процес може бути спровокований суттєвим потеплінням глобального клімату, яке, як слід з рисунку 3, доцільно очікувати  після 2020 року. При ньому характер динаміки глобальних температур повітря  у приземному шарі атмосфери буде суттєво відрізнятись від того, що спостерігався у ХІХ- ХХ сторіччі, а розроблений її прогноз на відповідний період майбутнього втратить свою адекватність (виникне не глобальне потепління, а глобальне похолодання). 

    Висновки

    Таким чином встановлено наступне:

    1. Виходячи з припущення, згідно  до якого сучасні зміни аномалій глобальних температур приземного шару земної атмосфери є подальшим розвитком процесу, що відбувався у кліматичній системі планети у минулому (особливості їх динаміки у майбутньому залишаться такими ж, як були у минулому) розроблені ЛМР моделі (1) динаміки їх середньорічних значень, що є ефективними та адекватними за критеріями Стьюдента та Фішера.

    2. Розроблені  моделі є робастними  до часових зсувів δ (δ<43 років) між рядами аргументів, що використовувались при ідентифікації, та рядами, які ураховуються при прогнозуванні. Також вони дозволяють оцінити для кожного запередження прогнозу, нижню та верхню межі інтервалу до якого звірогідністю 0.99 буде належати фактичне значення процесу, що вивчається.

    3. Прогноз, основою якого є ідентифікована  модель, свідчить про те, що у  період з 2010 до 2020 року значення  глобальних температур приземного  шару атмосфери залишаться відносно  стабільними, а потім розпочнеться  наступна, більш драматична хвиля глобального потепління, яка може призвести до катастрофічних змін ландшафтної оболонки планети та відчутно погіршити стан світової економіки та безпеки життєдіяльності людства.

    4. Розроблений прогноз на першу  половину ХХІ сторіччя кількісно та якісно відповідає прогнозам, що розроблені МГЕЗК, з використанням інших методів. Оскільки припущення, згідно до яких розроблялись моделі, що ураховувались при визначенні цих прогнозів, є альтернативними, та взаємовиключаючими, питання про те яке з них є більш адекватним залишається дискусійним. 

    5. Ураховуючи вплив процесів потепління  на динаміку рівня Світового  океану та кріосфери, адекватність як запропонованого так і розроблених МГЕЗК прогнозів, у період після 2020 року не є безсумнівною, а для її оцінки необхідні подальші дослідження.  

    Перелік посилань

    1. Climate Change 2007 – Impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of Working Group II to Assesment Report Four of the Intergovernmental Panes of  Climate Change (IPCC). Cambridge Unsversity Press. – Cambridge. UK, 2007.– 973 p.

    2. Пащенко В.М. Теоретические проблемы ландшафтоведения / В.М. Пащенко. – К. : Наук. Думка, 1993. – 283 с.

    3. Будыко М.И. Эволюция биосферы / М.И. Будыко. – Л. : Гидрометеоиздат, 1984. – 487 с.

    4. Воейков А.И. К вопросу о колебаниях климата / А.И. Воейков // Метеорологический вестник. –  1902. – №1 – С.18 – 25.

    5.Лукашевич И.Д. О причинах ледниковой эпохи / И.Д. Лукашевич. –  СПб.: Природа, 1915. – № 6 – № 7.

    6. Боголепов М.А. Возмущения климата и жизнь земли и народов / М.А. Боголепов. – Берлин, 1923. – 24  с.

    7. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем / М.И. Будыко. – Ленинград : Гидрометеоиздат, 1980. – 350 с.

    8. Веклич М.Ф. Основы палеоландшафтоведения / М.Ф. Веклич. – К.: Наукова думка, 1990. – 190 с.

    9. Монин А.С. История климата / А.С. Монин, Ю.А. Шишков. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 407 с.

    10. Кондратьев К.Я. Изменения глобального климата: реальность, предположения и вымысел / К.Я. Кондратьев // Исследования Земли из космоса. – 2002. – № 1. – С.3 – 31.

    11. Сорохтин О.Г. Эволюция и прогноз изменений глобального климата Земли. – М.-Ижевск: Институт компьютерных  компьютерных исследований, 2006.

    12. Будыко М.И. О связи альбедо подстилающей поверхности с изменениями климата / М.И. Будыко, И.М. Байкова, Н.А. Ефимова, Л.А. Строкина   // Метеорология и гидрология. – 1998. – № 6. – С.5-.

    13. Кароль И.Л. Оценки характеристик относительного вклада парниковых газов в глобальное потепление климата / И.Л. Кароль // Метеорология и гидрология. – 1996. – № 11. – С.5 – 12.

    14. Хргиан А.Х. Физика атмосферы / А.Х. Хргиан. – М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1953. – 456 с. 

    15. Школьний Є.П. Фізика атмосфери/ Є.П. Школьний. – Одеса, 1997. – 698с. 

    16. Сорохтин О.Г. Глобальная эволюция Земли. – Вестник РАЕН, 2004, т. 4, № 4.

    17. Вернадский В.И. Живое вещество / В.И. Вернадский. – М. : Госиздат, 1938. – 399 с.

    18. Поток энергии Солнца и его измерения / Под ред. Уайта О. – М.: Мир, 1980. – 558 с.

    19. Milancovich M. Mathematiche klimasch und astronomishe theorie der klimashwankungen Hanab. D. Klimat. Bd.I.,Tail A. / M. Milancovich. – Berlin, 1930. – 270 p.

    20. Шнитников А.В. Изменчивость солнечной активности за историческую эпоху на основе ее некоторых земных проявлений / А.В. Шнитников // Бюллетень комиссии по исследованию Солнца. – 1951. –№ 7. – С.77-97.

    21. Величко А.А. Динамика растительности и климата Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене / А.А. Величко, А.А. Андреев, В.А. Климанов // Короткопериодные и резкие ландшафтно- климатические изменения за последние 15000 лет : сб. науч. Тр. – М., 1994. – С.4 – 60.

    22. Геккер Р.Ф. Введение в палеоэкологию / Р.Ф. Геккер. – М.: Госгеолтехиздат,1957. – 480 с.

    23. Борзенкова И.И. Изменение климата в кайнозое / И.И. Борзенкова. – СПб. : Гидрометеоиздат, 1992. – 246 с.

    24. Палеогеография. Палеоландшафты / Отв. ред... Веклич М.Ф., Малявко Г.И. – К.: Наукова думка, 1977. – 178 с.

    25.  Будыко М.И. Антропогенные изменения климата / М.И. Будыко, Ю.А. Израэль. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 406 с.

    26. Мелешко П. и др. Антропогенные изменения климата в XXI веке в Северной Евразии. Метеорология и гидрология. 2004, № 7, 5–26.

    27. Бойченко С.Г. Напівемпіричні моделі та сценарії глобальних і регіональних змін клімату. – К.: Наук. думка, 2008. – 311 с.

    28. Волощук В.М. Глобальне потепління і клімат України: регіональні екологічні та соціально-економічні аспекти / В.М. Волощук, С.Г. Бойченко, С.М. Степаненко [ та ін. ] – К.: ВПЦ Київський університет. 2002. – 115 с.

    29. Джоунс Ф.Д. Тенденции глобального потепления / Ф.Д. Джоунс, Е.М.Л. Уигли  // В мире науки. – 1990. – № 10. – С.62 – 70.

    30. Изменения климата. Обобщенный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [сборник]. – Нью-Йорк: 2001. –320 с.

    31. IPCC — Intergovernmental Panel on Climate Change (ed.). Special Report on Emissions Scenarios. A Special Report of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Cambridge University Press, Cambridge, 2000).

    32. П’яте національне повідомлення України з питань змін клімату. Київ. – 2008 р. – С.

    33. Рамкова конвенція ООН про зміни клімату / www.menr.gov.ua – сайт Міністерства охорони навколишнього природного середовища України.

    34. Сорохтин О.Г. Парниковый эффект: миф и реальность. – Вестник РАЕН, 2001, т. 1, № 1, 6–21.

    35. Gagosian R. Резкие изменения климата. Должны ли мы беспокоиться//Woods Hole Oceanographic Institution //www.whoi.edu /institutes/occs/hottopics_climatechange.html.

    36. Бокс Дж. Анализ временных рядов. Прогноз и управление / Дж. Бокс, Г. Дженкинс;   пер. с англ. Л.Л. Левшина; под ред. В.Ф. Писаренко– М. : Мир, 1974. – 197 с.

    37. Норман Дрейпер, Гарри Смит. Прикладной регрессионный анализ. Множественная регрессия = Applied Regression Analysis. — 3-е изд. — М.: «Диалектика», 2007. —  912с.

    38. Рао С.Р. Линейные статистические методы и их применения / С.Р. Рао. – М. : Наука, 1968. – 376 с.

    39. Беллман Р. Введение в теорию матриц. — М.: Мир, 1969 . – 368С.

    40. Дж. Голуб, Ч.Ван Лоун Матричные вычисления. — М.: Мир, 1999.- 548с.

    41. Айвазян С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности.— М.: Финансы и статистика, 1989.— 607 с.

    42. Закс Ш. Теория статистических выводов / Ш. Закс. Пер. с англ. Е.В. Чепурина; под ред.  Беляева Ю.К. – М.: Мир, 1985. – 776 с.