Климат как слоёный пирог: сколько тепла добавляет человек, а сколько — океан

Оригинал: "Empirical estimation of anthropogenic and natural contributions to surface air temperature trends at different latitudes"
· I. I. Mokhov, D. A. Smirnov
arXiv:2112.01272 · 2021-12-02 · CC BY 4.0 · 3 мин
На коротких отрезках в 20–30 лет естественные колебания океана могут разгонять или тормозить потепление сильнее парниковых газов, но на полувеке и длиннее вклад человека доминирует на всех широтах.

Тёплый воздух поднимается от радиатора, и кажется, что комната нагревается равномерно. Но если приложить ладонь к стене у окна, она холоднее, чем у двери. Климат Земли устроен похоже: глобальное потепление не размазано ровным слоем, а ложится на планету как слоёный пирог, где верхний слой — естественные колебания океана — может на время скрыть начинку из парниковых газов.

Естественные колебания — это медленные качели температуры в океане. Атлантическая мультидекадная осцилляция, например, заставляет Северную Атлантику то теплеть, то остывать на протяжении десятилетий. Эль-Ниньо — Южное колебание перераспределяет тепло в Тихом океане. Эти качели не добавляют тепла извне, а лишь перекладывают его между разными частями планеты. Но на коротких отрезках в 20–30 лет они могут действовать как сильный ветер, который то раздувает огонь, то приглушает его.

Если удерживать парниковые газы на уровне 1880 года, а океан оставить как есть, тренд потепления на коротких отрезках меняется слабо. Естественные качели вносят вклад до 0,2 К за десятилетие — столько же, сколько и парниковые газы.

Чтобы отделить вклад человека от вклада океана, учёные построили простую модель, которая связывает температуру в данном году с её значением в предыдущем году, с количеством парниковых газов и с фазой океанских качелей. Затем они «выключали» по очереди каждый фактор: заменяли наблюдаемый ряд парниковых газов искусственным, замороженным на уровне 1880 года, и смотрели, как изменится наклон температурной кривой. Это похоже на дегустацию пирога, когда пробуешь слои по отдельности, чтобы понять, какой из них даёт основной вкус.

Результат оказался чётким. На отрезках в 20–30 лет естественные колебания могут вносить вклад, сопоставимый с парниковыми газами, а в Арктике — до 0,2 К за десятилетие и даже больше. Но стоит растянуть окно до полувека и длиннее, как вклад парниковых газов начинает доминировать на всех широтах. В последние два десятилетия он достигает 0,2 К за десятилетие. Среди естественных качелей в Северном полушарии заметнее всего Атлантическая мультидекадная осцилляция: на 20-летних интервалах её вклад достигает половины всего тренда в средних и полярных широтах. В Южном полушарии свою роль играет Антарктическая осцилляция — колебания давления вокруг Антарктиды. Эль-Ниньо влияет не только на тропики, но и на полярные широты, причём в Антарктике связь обратная: когда тропики Тихого океана теплеют, Антарктика холодает.

Самый большой вклад естественных колебаний обнаружен в Арктике — до 0,2 К за десятилетие. При этом в Антарктике связь температуры с Эль-Ниньо имеет противоположный знак по сравнению с другими широтами.

Эта работа не опирается на дорогие расчёты глобальных климатических моделей. Вместо этого она извлекает количественные оценки прямо из данных наблюдений с помощью простого уравнения. Такой подход позволяет обойти проблему неполной адекватности больших моделей и получить статистически надёжные оценки одновременного вклада нескольких факторов. Полученные цифры помогают понять, почему в последние десятилетия площадь антарктического морского льда росла, тогда как арктический лёд быстро сокращался. Они также напоминают: естественные качели с периодами до нескольких десятилетий могут существенно маскировать или усиливать потепление на коротких горизонтах, и это нужно учитывать при интерпретации краткосрочных климатических тенденций.

Вернёмся к комнате с радиатором. Если смотреть на термометр всего несколько минут, можно решить, что отопление не работает: сквозняк от окна холодит стену. Но подождите час — и комната прогреется. Так и с климатом: краткосрочные колебания океана могут сбивать с толку, но на длинной дистанции начинка из парниковых газов определяет вкус всего пирога.

Самый большой вклад естественных колебаний в температурные тренды обнаружен в Арктике — до 0,2 К за десятилетие, что сопоставимо с вкладом парниковых газов на коротких интервалах. При этом в Антарктике связь температуры с Эль-Ниньо имеет противоположный знак по сравнению с другими широтами: когда в тропиках Тихого океана теплеет, в Антарктике холодает.

Понятия
естественная изменчивость сезонный форсинг глобальное потепление сезонный цикл парниковый эффект декадная изменчивость североатлантическая осцилляция климат атлантическая мультидекадная осцилляция эль-ниньо энсо спутниковый рекорд UAH атмосфера климатическая модель ветер связь океана и атмосферы влажность напряжение ветра океаническое течение радиационный форсинг