Тема: КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ БАЛТИЙСКОГО РЕГИОНА: АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

количество различных природопользователей, представляющих интересы разных государств. В результате Балтика сталкивается со множеством серьезных проблем, возникающих в результате избыточного поступления в водоем органических и минеральных веществ, закисления и дефицита кислорода в придонных слоях, также серьезное воздействие на водоем оказывают интенсивное землепользование, промышленное производство, бесконтрольный вылов рыбы и транспортная инфраструктура.
Все это происходит на фоне выраженных климатических изменений в регионе. За последние 30 лет температура воды на Балтике в среднем увеличилась на 1,5°С, тогда как во всех остальных морях этот показатель составил на 0,5°С.
В таких условиях долгосрочный прогноз является актуальной задачей, так как без понимания наиболее вероятной тенденции изменений климата невозможно обоснованно принимать управленческие решения по развитию Балтийского региона.
Объектом исследования в данной работе является акватория Балтийского моря.
Предмет исследования - климатические изменения Балтийского моря за последние десятилетия и в ближайшем будущем.
Цель исследования - определить наиболее вероятную тенденцию изменения климатических условий акватории Балтийского моря, основываясь на анализе изменчивости интегрального климатического индекса по фактическим и модельным данным.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:
1) проанализировать физико-географические особенности Балтийского
4
моря и существующие прогнозы климатических изменений данного региона;
2) подготовить массивы гидрометеорологических данных с использованием результатов натурных наблюдений и реанализа, а также результатов прогнозирования;
3) произвести расчет интегрального климатического индекса (ИКЛ) для фактических с 2010 по 2018 гг. и прогностических данных 1962-2050 гг;
4) проанализировать изменчивость ИКЛ, рассчитанных по фактическим данным и сравнить с результатами прогнозирования различными методами;
5) обосновать наиболее вероятный сценарии изменения климата Балтийского моря.
В результате выполненного исследования было проведено сравнение интегральных климатических индексов, рассчитанных по фактическим данным и по результатам моделирования с использованием Санкт- Петербургской модели эвтрофикации Балтийского моря SPBEM с различным форсингом и статистико-вероятностного подхода. Это позволило сформулировать наиболее вероятный вариант климатических изменений в акватории Балтийского моря в ближайшее десятилетие.
Результаты исследования частично были представлены на V Всероссийской научной конференции молодых ученых «Комплексные исследования Мирового океана» КИМО-2020

Купить

Была проанализирована существующая информация о климате Балтийского моря и о сценариях, которые рассматривались в последние десятилетия в плане будущего этого региона.
Рассчитаны интегральные климатические индексы Балтийского моря для периода с 1900 по 2018 года по фактическим данным, а также применен этот же подход к анализу данных сценарных расчетов на модели SPBEM с 1962 по 2050 год.
Сравнение показало, что для натурных данных при увеличении длины ряда максимальные и минимальные значения ИКЛ не изменяются, в добавленный временной промежуток с 2010 по 2018 годы ИКЛ изменялся в гораздо более узком диапазоне. Результаты исследования показали, что наибольшее изменение среднегодовых значений ИКЛ наблюдалось в 20082010 годах и составило ~5 единиц, после 2012 года размах колебаний ИКЛ не превышал 2,6 единиц. При этом в период 2010-2018 годы абсолютные величины ИКЛ колебались относительно значения ~4 единицы. Ожидаемые тенденция снижение темпов роста и некоторая стабилизация значений ИКЛ в 2010-2020 годах, оправдались. Это позволяет считать прогноз тенденции изменения ИКЛ, сделанный на основе статистико-вероятностного подхода, на 2010-2020 годы в целом оправдавшимся.
Климатический индекс для модельных данных по сценарию E-REF до 2000 года завышен по отношению к индексам, рассчитанным по фактическим значениям температуры воды, воздуха и ледовитости. По сценарию Н-REF абсолютные величины ИКЛ по сценарию «H-REF» были приблизительно равны 2 единицы. На период с 2000 по 2018 года фактические значения гидрометеорологических характеристик наиболее приближены к модельным данным полученным по сценарию Н-REF, но интегральные климатические индексы различны и занижены у сценария Н-REF по отношению к индексам, 61
рассчитанным по фактическим данным.
Вклад полиномиальных трендов, аппроксимированных полиномами 3 - 6 степеней, возрастает до -27 - 53 % для периода с 1950 по 2018 года и возрастает до -50-60 % для периода с 2018 года по 2050 год, что свидетельствует о значительном влиянии долгопериодной квазигармонической составляющей, присутствующей в анализируемых исходных рядах.
У ряда ИКЛ для сценария E-REF экстремумы долгопериодных квазигармоник выражены не так ярко, как для сценария Н-REF и для ИКЛ по фактическим данным для периода до 2018 года. Для ряда ИКЛ по фактическим значениям в рассмотренный период моменты наступления экстремумов несколько не совпадают по времени экстремумами для ИКЛ различных сценариев, но они близки по своим максимальным значениям к значениям сценария Н-REF.
Таким образом, наиболее близкие к фактическим оценки изменения климата для интервала 2010-2018 годы дал модельный расчет по сценарию Н- REF. Это позволяет рекомендовать использовать именно его результаты для оценки изменений экосистемы Балтики в ХХ! веке. В тоже время для оценки долгопериодных тенденций изменения климата могут быть использованы и результаты прогнозирования на основе статистико-вероятностного подхода.

Купить