Изменения термического режима Западной Сибири в XIX-XXI веках
|
Введение 3
1. Глобальные и региональные климатические изменения XIX, ХХ и начала XXI века:
1.1 Глобальные климатические изменения 5
1.2 Физико-географическая характеристика Западной Сибири 18
1.3 Характеристика климата Западной Сибири и его изменения 19
2. Современные модели общей циркуляции последнего поколения - модели ансамбля CMIP5:
2.1. Моделирование климата 21
2.2. Проект CMIP5 21
2.3. Характеристика используемых моделей и сценариев 23
3. Изменения термического режима Западной Сибири в 19-20 веках и его прогноз на 21 столетие:
3.1. Тенденции изменения температуры воздуха 28
3.2. Климатология модельных средних температур 52
3.3 Особенности распределения температуры в январе по территории
Западной Сибири 57
Заключение 67
Список используемой литературы 69
Приложение
1. Глобальные и региональные климатические изменения XIX, ХХ и начала XXI века:
1.1 Глобальные климатические изменения 5
1.2 Физико-географическая характеристика Западной Сибири 18
1.3 Характеристика климата Западной Сибири и его изменения 19
2. Современные модели общей циркуляции последнего поколения - модели ансамбля CMIP5:
2.1. Моделирование климата 21
2.2. Проект CMIP5 21
2.3. Характеристика используемых моделей и сценариев 23
3. Изменения термического режима Западной Сибири в 19-20 веках и его прогноз на 21 столетие:
3.1. Тенденции изменения температуры воздуха 28
3.2. Климатология модельных средних температур 52
3.3 Особенности распределения температуры в январе по территории
Западной Сибири 57
Заключение 67
Список используемой литературы 69
Приложение
Изучение климата начинается с очень давних времен и продолжается в наши дни. Климат - характеристика погодных условий на какой-либо территории. На климат влияет географическое положение рассматриваемой территории: наличие гор, морей, широта и долгота, падение солнечных лучей. Сведения о метеорологических данных позволяют судить об атмосферных процессах, происходящих на какой-либо территории.
Современные методы обработки и усвоения метеорологической информации позволяют проследить изменение той, или иной
характеристики. Так при оценке за определенный период, можно
определить, как изменяются метеорологические параметры: увеличиваются или уменьшаются и прослеживаются ли аномалии. Они играют огромную роль в экономике, сельском хозяйстве, для транспорта, энергетики, при строительстве, а также существенно влияют на жизнь и здоровье человека.
Главная цель данной работы - исследование климата прошлого и будущего Западной Сибири и изменения термического режима на данной территории с 19 по 21 век. Климат Западной Сибири - континентальный, но он мягче, если говорить о Восточной Сибири. Континентальность повышается от севера и становится больше к югу. Температура зимой достигает -45°C или -50°C на юге, а на севере -55°C.
С 70-х годов увеличивается температура и таяние вечной мерзлоты. Температура вечной мерзлоты в Западной Сибири увеличилась в среднем на 1°C. К 21 веку в зимние месяцы тренды температур поменялись от положительных к отрицательным, при положительном тренде
среднемесячного давления [http://cyberleninka.ru].
Западносибирский регион был выбран для исследования, потому что это один из самых крупных, сильных и ведущих экономических регионов страны, дальнейшая климатическая обстановка будет играть очень важную роль, так как все изменения будут влиять на таяние вечной мерзлоты и ситуацию в стране и регионе.
Западная Сибирь стоит на первом месте по добыче нефти и природного газа. Запасы нефти здесь составляют 13,8млрд.т. В данном регионе добывается % российской нефти. Регион специализируется на производстве стали, электроэнергии, химической продукции. Также здесь сосредоточены запасы каменного угля, марганцевых руд и других полезных ископаемых.
Для достижений поставленной цели - изучения климата Западной Сибири в 19-20 веках и его прогноза на 21 столетие решались следующие основные задачи:
- исследование тенденций изменения термического режима Западной Сибири в январе с помощью глобальных климатических моделей;
- исследование особенностей распределения температуры воздуха по территории Западной Сибири за период 1850-2100 гг.
В качестве исходных данных для оценки климата данной территории использовались данные проекта CMIP5. Программа CMIP5 предусматривает всестороннее сравнение всех существующих климатических моделей при воспроизведении климата прошлого, настоящего и будущего. Численные эксперименты, предлагаемые CMIP5, основаны на реалистичных и методических расчётах.
Современные методы обработки и усвоения метеорологической информации позволяют проследить изменение той, или иной
характеристики. Так при оценке за определенный период, можно
определить, как изменяются метеорологические параметры: увеличиваются или уменьшаются и прослеживаются ли аномалии. Они играют огромную роль в экономике, сельском хозяйстве, для транспорта, энергетики, при строительстве, а также существенно влияют на жизнь и здоровье человека.
Главная цель данной работы - исследование климата прошлого и будущего Западной Сибири и изменения термического режима на данной территории с 19 по 21 век. Климат Западной Сибири - континентальный, но он мягче, если говорить о Восточной Сибири. Континентальность повышается от севера и становится больше к югу. Температура зимой достигает -45°C или -50°C на юге, а на севере -55°C.
С 70-х годов увеличивается температура и таяние вечной мерзлоты. Температура вечной мерзлоты в Западной Сибири увеличилась в среднем на 1°C. К 21 веку в зимние месяцы тренды температур поменялись от положительных к отрицательным, при положительном тренде
среднемесячного давления [http://cyberleninka.ru].
Западносибирский регион был выбран для исследования, потому что это один из самых крупных, сильных и ведущих экономических регионов страны, дальнейшая климатическая обстановка будет играть очень важную роль, так как все изменения будут влиять на таяние вечной мерзлоты и ситуацию в стране и регионе.
Западная Сибирь стоит на первом месте по добыче нефти и природного газа. Запасы нефти здесь составляют 13,8млрд.т. В данном регионе добывается % российской нефти. Регион специализируется на производстве стали, электроэнергии, химической продукции. Также здесь сосредоточены запасы каменного угля, марганцевых руд и других полезных ископаемых.
Для достижений поставленной цели - изучения климата Западной Сибири в 19-20 веках и его прогноза на 21 столетие решались следующие основные задачи:
- исследование тенденций изменения термического режима Западной Сибири в январе с помощью глобальных климатических моделей;
- исследование особенностей распределения температуры воздуха по территории Западной Сибири за период 1850-2100 гг.
В качестве исходных данных для оценки климата данной территории использовались данные проекта CMIP5. Программа CMIP5 предусматривает всестороннее сравнение всех существующих климатических моделей при воспроизведении климата прошлого, настоящего и будущего. Численные эксперименты, предлагаемые CMIP5, основаны на реалистичных и методических расчётах.
В данной работе использовался проект CMIP5 и входящие в него модели. Суть работы заключалась в исследовании климата прошлого за 19 и 20 века, а также в прогнозировании климата по данным климатических моделей.
1. При сравнении модельных расчетов с сопоставимыми наблюдениями установлено, что модели с разной точностью воспроизводят температуру воздуха. Всего было использовано 8 моделей. Получилось, что в целом почти все модели дают хорошие результаты, наибольшие различия по значениям температур наблюдались по моделям IPSL-CM5A-LR и IPSL-CM5A-MR .Наилучшие результаты получились по моделям HadGEM2-AO, GISS-E2-H- p2, NorESM1-M. Наибольшие значения температур по всем моделям показаны по сценарию rcp85.
2. При прогнозе на XXI столетие имеет место существенное количественное различие модельных оценок. Однако по всем 8 моделям получилось, что в 21 веке ожидается рост температуры. Наибольшие повышения можно отнести к сценарию rcp85. В данном разделе можно сказать, что все модели хорошо воспроизводят известные периоды потепления и похолодания в 20 веке. Наибольшим рост скорости температуры оказался у минимальной температуры по моделям CESM1- CAM5 0,058°C NorESM1-M 0,052°C на 10 лет, получившиеся значения также относятся к сценарию rcp85.
3. Анализ трендов средней и экстремальных температур показывает, что для всех моделей наиболее быстрыми темпами растет минимальная температура, средняя температура занимает промежуточное значение, а максимальная температура имеет самые низкие темпы роста. Межмодельный разброс достигает существенных значений (свыше 5°С для максимальной температуры). При этом средняя температура воспроизводится с погрешностью в 2-2,5 °С меньшей, чем экстремальные температуры.
4. Для 21 столетия, получены значения температур в узлах регулярной сетки по территории Западной Сибири в зависимости от периода осреднения и сценария. Пространственное распределение температуры воздуха показывает, что значения температуры в Тюменской области колеблются в пределах нормы и благоприятны для жизни. Самые низкие температуры наблюдались на севере рассматриваемой территории: ЯНАО, полуостров Ямал, здесь по всем рисункам были показаны самые низкие значения. Юг Западной Сибири: Алтайский край и республика Алтай, на рисунках имел самые высокие температуры. Для всех моделей наблюдается потепление, но территории где наблюдаются минимумы и максимумы температуры, не меняются. Самым теплым для минимальной, средней и максимальной температуры получился период с 2080-2099гг. по сценарию rcp85. Максимальное значение из всех температур показала максимальная температура -5,4°C, а максимальное изменение температуры оказалось у минимальной температуры, так с 2011 по 2099гг. минимальная температура повысилась на 12°C.
Таким образом, можно сказать, что задача данной работы была выполнена, вся информация о данной территории, климатической ситуации были представлены. Проект CMIP5,используемые модели, а также сценарии были описаны. Данные, которые получились, были представлены в виде рисунков и трендов.
1. При сравнении модельных расчетов с сопоставимыми наблюдениями установлено, что модели с разной точностью воспроизводят температуру воздуха. Всего было использовано 8 моделей. Получилось, что в целом почти все модели дают хорошие результаты, наибольшие различия по значениям температур наблюдались по моделям IPSL-CM5A-LR и IPSL-CM5A-MR .Наилучшие результаты получились по моделям HadGEM2-AO, GISS-E2-H- p2, NorESM1-M. Наибольшие значения температур по всем моделям показаны по сценарию rcp85.
2. При прогнозе на XXI столетие имеет место существенное количественное различие модельных оценок. Однако по всем 8 моделям получилось, что в 21 веке ожидается рост температуры. Наибольшие повышения можно отнести к сценарию rcp85. В данном разделе можно сказать, что все модели хорошо воспроизводят известные периоды потепления и похолодания в 20 веке. Наибольшим рост скорости температуры оказался у минимальной температуры по моделям CESM1- CAM5 0,058°C NorESM1-M 0,052°C на 10 лет, получившиеся значения также относятся к сценарию rcp85.
3. Анализ трендов средней и экстремальных температур показывает, что для всех моделей наиболее быстрыми темпами растет минимальная температура, средняя температура занимает промежуточное значение, а максимальная температура имеет самые низкие темпы роста. Межмодельный разброс достигает существенных значений (свыше 5°С для максимальной температуры). При этом средняя температура воспроизводится с погрешностью в 2-2,5 °С меньшей, чем экстремальные температуры.
4. Для 21 столетия, получены значения температур в узлах регулярной сетки по территории Западной Сибири в зависимости от периода осреднения и сценария. Пространственное распределение температуры воздуха показывает, что значения температуры в Тюменской области колеблются в пределах нормы и благоприятны для жизни. Самые низкие температуры наблюдались на севере рассматриваемой территории: ЯНАО, полуостров Ямал, здесь по всем рисункам были показаны самые низкие значения. Юг Западной Сибири: Алтайский край и республика Алтай, на рисунках имел самые высокие температуры. Для всех моделей наблюдается потепление, но территории где наблюдаются минимумы и максимумы температуры, не меняются. Самым теплым для минимальной, средней и максимальной температуры получился период с 2080-2099гг. по сценарию rcp85. Максимальное значение из всех температур показала максимальная температура -5,4°C, а максимальное изменение температуры оказалось у минимальной температуры, так с 2011 по 2099гг. минимальная температура повысилась на 12°C.
Таким образом, можно сказать, что задача данной работы была выполнена, вся информация о данной территории, климатической ситуации были представлены. Проект CMIP5,используемые модели, а также сценарии были описаны. Данные, которые получились, были представлены в виде рисунков и трендов.



