Когда начался «глобальный энергетический скачок»?

В результате проведенных исследований (F. Deleflie et al., 2003), сделан вывод о том, что наблюдаемый в 1998 году скачек в значениях коэффициента J₂ не может быть объяснен постледниковым восстановлением или известной цикличностью с периодом 18,6 лет, так как масштабы этих изменений значительно ниже наблюдаемых эффектов. Между тем авторы считают, что пролить свет на данную проблему могут исследования взаимосвязи коэффициента J₂ с геодинамическими процессами.

На рис.54 демонстрируется сравнение графиков изменения уровня Индийского океана, Западного и Центрального Тихого океана с изменениями уровня Восточ­ного Тихого и Атлантического океана, а также общий график колебаний уровня мирового океана.

Рис. 54. Cравнение графиков изменения уровня Индийского океана, Западного и
Центрального Тихого океана с изменениями уровня Восточного Тихого и
Атлантического океана, а также общий график
колебаний уровня мирового океана
http://i29.tinypic.com/71oa6q.png

Результат сравнения, осуществленный Climate Observations (Notes From Bob Tisdale on Climate Change and Global Warming http://bobtisdale.blogspot.com/2009/08/enso-is-major-component-of-sea-level.html) показал, что в период с 1997 по 1999 годы колебания уровня Индийского океана, Западного и Центрального Тихого океана находятся в противофазе с колебаниями Восточного Тихого и Атлантического океанов. В то время, как с 1997 года уровень Восточного Тихого и Атлантического океана начал резко возрастать с макси­му­мом в 1998 году (около 3 см), уровень Индийского океана, Западного и Цент­раль­ного Тихого океана стал падать с максимумом в 1998 году (около 3 см). Эта, весь­ма удивительная, тенденция требует особого изучения. Эти необычные вариации уровней разных океанов объясняются особенностями Эль-Ни́ньо (El Niño).

Эль-Ни́ньо – это глобальное океано-атмосферное явление. Являясь характерной чертойТихого океана, Эль-Ниньо и Ла-Нинья (La Niña) представляют собой тем­пературные флуктуации поверхностных вод в тропиках восточной части Тихого океана. Названная этим именем Гильбертом Томасом Уолкером в 1923 году циркуляция представляет собой существенный аспект тихоокеанского явления ENSO (El Niño Southern Oscillation). ENSO – это множество взаимодействующих частей одной глобальной системы океано-атмосферных климатических флук­туа­ций, которые происходят в виде последовательности океанических и ат­мо­сфер­ных циркуляций. ENSO — это наиболее известный в мире источник меж­ду­го­дич­ной изменчивости погоды и климата (от 3 до 8 лет). Во время существенного повышения температуры в Тихом океане, Эль-Ниньо, нагреваясь, расширяется на большую часть тихоокеанских тропиков и имеет прямую связь с интенсивностью SOI (индекс южного колебания). В то время как события ENSO находятся в основном между Тихим и Индийским Океанами, события ENSO в Атлантическом океане отстают от первых на 12-18 месяцев.

На рис.55 показано сравнение вариаций коэффициента J₂ (верхний) c графиками динамики уровней океанов (нижний). Как видно из рисунка, максимальные значения вариаций уровней океанов совпадают по времени (1998 г.) с началом резкого скачка коэффициента J₂. Между тем, возникает естественный вопрос: насколько наблюдаемые изменения уровней океанов и процессы Эль-Ни́ньо могут вызвать зарегистрированные изменения J₂.

В работе Climate Observations, аномалия коэффициента J₂ 1998 года напрямую связывается с процессами Эль-Ни́ньо. Между тем, в статье B.F. Chao и других (B.F. Chao et al., 2003) отмечается, что исследования коэффициента J₂показали наличие корреляций с изменениями уровня северного и южного тихоокеанских бассейнов. Но даже при учете модели возможного влияния перераспределений масс воды в мировом океане, фактически наблюдаемый эффект коэффициента J₂в 3 раза превосходит эти влияния. Следовательно, Эль-Ниньо и другие процессы в атмосфере и гидросфере не способны объяснить изменений коэффициента J₂в 1998 году.

Рис. 55. Сравнение вариаций коэффициента J2 (верхний) c графиками динамики
уровня Индийского океана, Западного и Центрального Тихого океана, Восточного
Тихого и Атлантического океана и общим графиком колебаний
уровня мирового океана (нижний)

Сравнение вариаций коэффициента J2 с глобальными изменениями температуры тропосферы позволило также обнаружить определенные корреляции с анома-лией J2 1998 года, рис.56. Примечательно, что в 1998 г. также наблюдалось аномально высокое изменений глобальной температуры тропосферы. Таким образом, мы обнаруживаем корреляции аномального «скачка» J2 в 1998 году с процессами в гидросфере и атмосфере.

Рис. 56. Сравнение вариаций коэффициента J2 (верхний) c глобальными
изменениями температуры в тропосфере
(График глобальных изменений температуры тропосферы взят из website:
http://wattsupwiththat.files.wordpress.com/2009/05/uah_april_2009.png)

Представляет интерес сравнение вариаций коэффициента J₂с динамикой развития геодинамических процессов, в частности, с вариациями числа сильных землетрясений с М>8 с 1980 года по май 2010 года. Как видно из сравнения на рис.57, начиная с 1997-1999 годов, наблюдается резкое возрастание числа сильных землетрясений и количества погибших при сильных землетрясениях по экспоненциальному закону.

Рис. 57. Сравнение графиков вариаций коэффициента J2 (1),
динамики числа сильных землетрясений (2) и числа погибших
при землетрясениях (3) с 1980 по май 2010 г. (Составил Э.Н.Халилов, 2010г.)
Голубым – экспоненциальные тренды.

Период времени с 1998 года по 2003 год, охватывающий аномалию коэффициента J₂, фактически является переломным и характеризует начало «скачка» в ста­тис­ти­ческих показателях сильных землетрясений и числа погибших при земле­тря­се­ниях с 1980 по май 2010 г.

Рис. 58. Сравнение графиков вариаций коэффициента J2 (верхний)
и числа вулканических извержений с 1980 по 2010 годы
(Составил Э.Н.Халилов, 2010г.)
Желтым – график числа извержений вулканов с 1980 по май 2010 г;
Голубым – тренд числа извержений вулканов, сглаженный
11-летними скользящими средними.

Сравнение графика извержений вулканов с графиком вариаций коэффициента J₂ также показало, что 1997-1998 годы отражают глубокий минимум вулканической ак­тивности и являются переломными, после которых начинается резкое по­вы­ше­ний вулканической активности, наблюдаемое и в настоящее время, рис.58.

На рис.59 (А) показаны графики динамики чисел цунами с 1965 по май 2010 годы. Отчетливо видно, что с 1998 года наблюдается резкое изменение тенденции в ста­тистическом распределении ежегодных чисел, как для катастрофических цуна­ми, так и для средних и слабых цунами. Наблюдаемый «скачек» с 1998 года в ста­тис­тических показателях ежегодных чисел цунами описывается экспо­нен­циаль­ными трендами, показанными на рис.59 (В).

Рис. 59. Графики динамики числа цунами с 1965 по 2010 годы
(Составил Э.Н.Халилов, 2010г.)
Ось ординат: слева – число средних и слабых цунами, справа –
число катастрофических цунами.
На графиках (А) - показана динамика ежегодных чисел цунами;
Желтым – график катастрофических цунами; голубым – график
слабых и средних цунами;
На графиках (В) – показаны экспоненциальные тренды динамики
ежегодных чисел цунами; желтым – тренд катастрофических цунами;
голубым – тренд средних и слабых цунами.

Анализ статистических показателей числа наводнений в США с 1980 по 2008 годы также указывает на то, что с 1998 года наблюдается резкое увеличение числа наводнений, продолжающееся в настоящее время (май, 2010), рис.60.

Рис. 60. Статистика наводнений США с 1980 по 2008 годы
http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/fall04/atmo336/lectures/sec2/fig2.gif

Рис. 61. График числа погибших при наводнениях США с 1910 по 2010 гг.
На основе данных из сайта:http://www.weather.gov/oh/hic/flood_stats/flood_trends.JPG
с дополнениями Э.Н. Халилова (2010)
Белым - ежегодные значения; голубым – 5-ти летние средние значения;
оранжевым - прямолинейный тренд; желтым – экспоненциальный тренд.

График числа погибших в США при наводнениях также отражает вышеуказанную тенденцию. Рост числа погибших при наводнениях в США с 1910 по май 2010 наиболее эффективно описывается экспоненциальным трендом, рис.61.

Между тем, наблюдаемый «скачек» статистических показателей в указанный период времени характерен не только для катастрофических процессов охва­ты­ваю­щих литосферу и гидросферу. Рассмотрим распределение динамики числа Тор­надо в различных регионах мира. На рис.62 показан график динамики числа Торна­до для территории Германии по десятилетиям.

Рис. 62. График динамики числа торнадо в Германии с 1800 по 2000 годы
Красным – диаграмма отражающая число торнадо за десятилетние
промежутки времени (последний период охватывает 5-ть лет);
Синим - экспоненциальный тренд.

На рис.62 можно отчетливо наблюдать тенденцию возрастания числа торнадо в Германии. При изучении тенденции, для исключения существенной потери информации в течение исторического времени, примем за основу изучения период с 1900 года. Отчетливо наблюдается резкое повышение числа торнадо, начиная с конца 1990-х годов.

Наблюдаемый «скачек» невозможно считать случайностью, так как число Торнадо в Германии за пять лет (2000-2005 годы) в 2,5 раза превышает число торнадо за предыдущие 10 лет.

Изучение динамики числа Северо-Атлантических тропических штормов с 1925 по 2005 годы показывает, что она также соответствует тенденциям, выявленным в динамике других природных катаклизмов, и с 1998 года также наблюдается резкий «скачек» в числе штормов. Экспоненциальный тренд отражает общую тенденцию развития статистических показателей числа Северо-Атлантических тропических штормов, рис.63.

Рис. 63. График числа Северо-Атлантических тропических штормов
с 1925 по 2007 годы
Синим – график Северо-Атлантических штормов;
Красным – экспоненциальный тренд.

Не менее важным показателем, отражающим динамику климатических изме­нений, являются лесные пожары, наносящие огромный ущерб окружающей среде и приводящие к большому экономическому ущербу и жертвам.

Рис. 64. График ежегодного числа лесных пожаров США с 1960 по 2007 годы
Красным – полиноминальный тренд пятой степени.

На графике динамики ежегодного числа лесных пожаров США с 1960 по 2007 годы (рис.64) наблюдается тенденция увеличения числа пожаров, причем начало «скачка» также приходится на 1998 год. Это хорошо отражено на поли­но­ми­наль­ном тренде, приведенном на графике.

Рис. 65. График частоты лесных пожаров Казахстана с 1950 по 2000 годы
Красным – зарегистрированное число лесных пожаров;
Сиреневым – площади, охваченные лесными пожарами.

Аналогичная динамика в статистике лесных пожаров наблюдается и для других регионов Земли. Например, в Казахстане в 1997 году наблюдался «скачек» в виде резкого повышения числа лесных пожаров и охваченных пожарами площадей, рис.65.

Рис. 66. График динамики площадей подвергнутых лесным пожарам в
Восточной и Западной Европе и в СНГ
http://www.fao.org/docrep/008/ae428e/ae428e02.htm
Красным показан экспоненциальный тренд.

Для территории Восточной и Западной Европы и СНГ также наблюдается тенденция резкого увеличения ежегодного числа лесных пожаров. Общий характер динамики лесных пожаров в рассматриваемом регионе также может быть описан экспоненциальным трендом, показанным красным на рис.66. Как можно видеть на графике, в 1998 году наблюдается «скачек» в числе лесных пожаров.

Глава 7.
РОЛЬ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ В ГЛОБАЛЬНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЯХ

Введение

Одним из наиболее важных вопросов в исследованиях глобальных климатических изменений является выяснение приоритета влияния на них антропогенного или природного фактора. В последние годы все больше ученых склоняются к выводу, что основной причиной глобальных климатических изменений являются естественные процессы.

Позиция IPCC хорошо известна. Теперь попробуем рассмотреть основные геологические факторы, которые также могут влиять на глобальные климатические изменения.

Рассмотрим основные природные факторы, которые могут оказать существенное влияние на глобальные изменения климата:

1.Дрейф географического полюса Земли;

2.Дрейф геомагнитного полюса Земли и изменения параметров

магнитосферы;

3.Изменение угловой скорости вращения Земли;

4.Изменение эндогенной активности Земли.

5.Солнечная активность;