Введение 3
1. Экстремальные климатические явления 5
1.1. Климатические особенности атмосферных засух и избыточного увлажнения 5
1.2. Климатические особенности наводнения 8
1.3. Климатические особенности ураганов 10
1.4. Индексы экстремальности климата 11
2. Индексы экстремальности климата в исторический период 16
2.1. Климатический проект CMIP 16
2.2. Климатические модели ансамбля CMIP5 17
2.3. Изменений индексов экстремальности за исторический период 21
2.4. Тенденции изменений индексов экстремальности за исторический период 23
3. Распределение индексов экстремальности климата по Приволжскому Федеральному
округу 27
4. Прогноз распределения экстремальных климатических явлений на 21 столетие 38
Заключение 59
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61
Образование засух и избыточного увлажнения, а также экстремальные климатические явления в целом, являются важнейшими факторами, оказывающими воздействие на условия проживания и хозяйственной деятельности человека. В связи с этим большое внимание уделяется возможности предсказания будущих экстремальным климатических условий. Одним из главных инструментов такого предсказания являются климатические модели. Именно этой проблематике и посвящена данная работа.
Известно, что существует много климатических моделей, которые представлены разными института мира, по которым можно рассчитать каким был климат в прошлом, а также посмотреть, что же будет ждать людей в будущем.
Цели работы:
1) Оценить распределение экстремальных климатических явлений на территории ПФО на 21 столетие.
2) Исследовать распределение индексов экстремальности климата по Приволжскому Федеральному округу с 1980-2018 года.
3) Исследовать связь индексов, рассчитанных по данным реанализа ERA5 с индексами, рассчитанными по данным ансамбля климатических моделей с 1980 по 2018 гг.
В данной работе первоочередная задача - это проанализировать ансамблевое распределение экстремальных климатических явлений, так как разные модели учитывают разные факторы, и дать прогноз их прогноз до 2100 года. Это очень актуально в данный момент времени и представляет большой интерес, так как информация о климате необходима во многих сферах жизни. Температура воздуха, осадки и климат в целом, на сегодняшний день, стали вопросом обсуждения первых лиц государств. Это доказывает прошедшая с 30 ноября по 12 декабря 2015 года в рамках ООН конференция по климату в г.Париж, где Россия также была представлена. Также со 2 по 14 декабря 2018 году в г.Катовице(Полыпа) прошла 24 конференция по климату в рамках ООН, где обсуждалось изменение климата и повышение глобальной температуры.
В качестве исходных данных, использовались осредненные данные о минимальной и максимальной температуре и осадках, по Приволжскому Федеральному округу, индексы экстремальности для отдельных моделей, а также для ансамбля климатических моделей.
Для установления связи индексов экстремальности, полученных по ансамблю климатических моделей, было выполнено сопоставление их с индексами экстремальности, рассчитанных по реанализу ERA5 Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды.
В ходе работы были сделаны следующие выводы:
1) Выполнено исследование показателей экстремальности климата на территории Приволжского Федерального округа для отдельных моделей CMIP5 и в среднем по ансамблю моделей. Сравнение с аналогичными индексами, рассчитанными по данным реанализа ERA5 (за период 1980- 2018) показало, что для ряда индексов модельные значения завышают реальные цифры. Тем не менее, для большинства ансамблевых индексов эти различия невелики и не превышают 10%. В тоже время межмодельный разброс оказывается существенно выше. В целом, индексы, характеризующие термический режим дают более адекватные значения, чем индексы, связанные с увлажнением.
2) Выполнено исследование тенденций изменения экстремальности климата за период 1980-2018 гг. по модельным рядам и реанализу ERA5. Для этого были построены линейные тренды и определены КНЛТ. Здесь так же, как и для средних значений, лучшее соответствие (по крайней мере, по знаку тренда) показывают «термические» индексы (например, TNX). Индексы, связанные с осадками хуже согласуются по КНЛТ с реанализом и даже имеют различия по знаку. Следует отметить, что отдельные модели дают лучшее соответствие с реанализом по отдельным индексам (например, модель СССМ4 по индексу TNX). Но нет моделей, которые дают хороший результат по всем индексам.
3) По данным реанализа ERA5 получено распределение индексов экстремальности климата по территории ПФО. Установлено, что это распределение зависит от широтной инсоляции, западно-восточного переноса, удаленности от Атлантического океана (континентальность климата) и орографических особенностей.
4) Выполнен анализ прогностических значений индексов экстремальности климата для 21 столетия для двух сценариев изменения климата (RCP4.5 и RCP8.5). Количественные оценки показали, что при агрессивном сценарии RCP8.5 к 2100 г. климат ПФО будет существенно более жарким и засушливым, чем при сценарии RCP4.5. Так, индекс ТХХ (максимальное значение максимальной температуры) при агрессивном сценарии к 2100 году достигнет значению 40°С и 36,5°С при умеренном сценарии. Таким образом, экстремальность климата будущего будет во многом зависеть от антропогенной нагрузки обусловленной хозяйственной деятельностью человека.
5) Анализ тенденций изменения температурных индексов экстремальности показал, что индексы, связанные с минимальной температурой(ТКХ,Т№4) в 21 веке имеют более высокие темпы роста, чем индексы максимальной температуры(ТХ1ЧГ,ТХХ). Отсюда следует, что ожидаемое в текущем столетии повышение температуры в большей мере будет обусловлено ростом минимальных температур.
