Математики УрФУ обнаружили, что глобальное потепление запускает обратный процесс
Современные признаки глобального потепления свидетельствуют о резком глобальном похолодании в будущем. К такому выводу пришла группа исследователей-математиков Уральского федерального университета, которая разрабатывает математические модели изменения климата.
— Увеличение температуры ответственно за наблюдаемое потепление земного климата, которое сопровождается повышением уровня парниковых газов в земной атмосфере. Это приводит к росту температуры, интенсивному таянию льда, сильному притоку пресной воды в Мировой океан и повышению его уровня, — поясняет профессор кафедры теоретической и математической физики УрФУ Дмитрий Александров. — Вместе с тем, как демонстрируют данные нашего математического моделирования, локальный рост температуры резко сменится ее падением.
Будущее похолодание объясняется изменениями в Мировом океане. Большой приток пресной воды в океан из-за таяния льда нарушает устоявшиеся циркуляции из-за меньшей плотности талой воды по сравнению с соленой морской. Это приводит к ослаблению поверхностных потоков теплой воды от экватора к полюсам и, в частности, к ослаблению Гольфстрима, что на сегодня зафиксировано экспериментально. Остановка Гольфстрима может привести к похолоданию в Северной Америке и Европе, а затем и к глобальному похолоданию. Также ученые отмечают рост ледника Якобсхавн в Западной Гренландии, причиной чего, вероятно, стало охлаждение океанических вод в заливе Диско.
Тенденцию глобального изменения климата ученые выявили, проанализировав данные об изменениях средней температуры Мирового океана, объемов углекислого газа в атмосфере и растительности на Земле, массы континентального и морского льдов. Перемены палеоклимата они проследили на протяжении десяти миллионов лет. Тенденция гласит: глобальные потепления сменяются глобальными похолоданиями и наоборот.
Примечательно, что в последние эпохи, в сравнении с предыдущими, перепады температуры стали более резкими: рост температуры быстро сменяется падением, причем до существенно более низких величин. Вероятно, это может быть обусловлено деятельностью человека, который помогает природным процессам раскачивать «климатические качели».
— Основные факторы, влияющие на изменение климата, — природные. Они всегда происходили и будут происходить вне зависимости от деятельности человека, — говорит ученый. — Вместе с тем, исключать полностью антропогенное воздействие или влияние внешних возмущений нельзя. Вырубкой лесов, повышением уровня углекислого газа человек накладывает возмущения на процессы, заложенные природой. Однажды мы можем добавить столько, что мало не покажется. И когда перейдем точку невозврата, возникнет угроза существованию животных и человека.
По словам Александрова, крупные перепады температуры происходят примерно каждые 100 тыс. лет. За миллион лет таких осцилляций было 10, за 2 млн лет — 20 и так далее. Но на крупные накладываются мелкие перепады температуры со средним периодом примерно в 20–40 тыс. лет. Однако точно определить, когда наступит следующий Ледниковый период, ученые пока не могут. Для этого необходимо просчитать процессы, влияющие на изменения климата, собрать их в более емкие математические модели и протестировать на суперкомпьютере.
На решение этой задачи могут потребоваться десятилетия, так как климатическая система Земли крайне сложная: одновременно множество факторов взаимодействуют и влияют на климат. При этом некоторые процессы могут быть разнонаправлены. То есть, с одной стороны, повышение содержания углекислого газа в атмосфере ведет к потеплению, а с другой — нарушает океанические течения и вызывает похолодание. К тому же, влияние оказывают и внешние возмущения. То, как все факторы взаимодействуют и влияют на климат, не рассчитывал еще никто.
Математики УрФУ решают амбициозную задачу — моделируют сложную нелинейную динамику эволюции арктического льда и земного климата на основе различных нелинейных моделей. Это поможет сформулировать тенденцию изменения климата в будущем.
— Для успешного моделирования и создания прогностической модели необходимо учесть влияние на таяние льдов и динамику климата многих переменных. Это динамика солнечной активности, давление, объем воздушных и водных масс. Кроме того, надо учитывать влажность, которая создает предпосылки для парникового эффекта. Также нельзя забывать про антропогенное воздействие и влияние астрономического форсинга: изменение наклона земной оси, формы земной орбиты. Этот список, конечно, можно продолжить.
На это исследование математики получили грант РНФ № 16-11-10095 на 2019–2021 годы, но, по словам Александрова, на решение задачи потребуется гораздо больше времени и ресурсов.
