21-asr oxiridagi o'rtacha yillik sirt isishining geografik taqsimoti. RCP4.5 stsenariysi uchun 21 ta iqlim modellari (CMIP5 modellari) ansamblidan foydalangan holda o'rtacha hisob-kitoblar natijalari taqdim etilgan. 2080 - 2099 yillardagi harorat o'zgarishlari ko'rsatilgan. 1980-1999 yillar davriga nisbatan. CMIP5 modellari va RCP oilaviy stsenariylari so'nggi - Iqlim o'zgarishi bo'yicha hukumatlararo panelning beshinchi baholash hisobotida (2013, 2014) ishlatilgan (va batafsil tavsiflangan)

Xarita: Lyuba Berezina

Iqlimni, shu jumladan iqlim o'zgarishi oqibatlarini bashorat qilish iqlim fanining markaziy vazifasidir. Iqlim fanining barcha yo'nalishlari bu vazifaga bo'ysunadi - iqlim tizimi bo'yicha kuzatuv ma'lumotlarini tahlil qilish va talqin qilishdan tortib, uning tashqi ta'sirlarga sezgirligi va prognoz qilinishini o'rganishgacha. Iqlim tizimining xatti-harakati besh komponentning - atmosfera, okean, kriosfera, biosfera va quruqlikning faol qatlamining o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. Ushbu komponentlarning tashqi ta'sirlarga nisbatan xarakterli yengillik vaqtlari bir necha darajalar bilan farqlanadi. Ushbu muhitlarga xos bo'lgan jarayonlarning chiziqli bo'lmaganligi va yuzaga keladigan teskari aloqalarning xilma-xilligi tufayli iqlim tizimida tabiiy tebranishlar turli vaqt shkalalarida qo'zg'atiladi. Bunday murakkab tizimning tashqi ta'sirlar (ham antropogen, ham tabiiy) ta'siri ostidagi xatti-harakatlarini tushunish va bashorat qilish uchun ushbu muhitdagi jarayonlarni etarlicha ishonchlilik darajasi bilan tavsiflovchi iqlim tizimining fizik-matematik modellaridan foydalanish kerak. va tafsilot. Iqlim modelini qurish iqlim tizimida ishlaydigan fizika qonunlarining matematik tavsifi bo'lgan tenglamalar tizimini aniqlashdan boshlanadi. Asosiy qonunlar hammaga ma'lum - Nyutonning ikkinchi qonuni, termodinamikaning birinchi qonuni, massa saqlanish qonuni va boshqalar. Biroq, shar bo'ylab harakatlanuvchi suyuqliklarga nisbatan qo'llanilganda (va o'rtacha taxminlarga ko'ra, ular atmosferani ham, atmosferani ham o'z ichiga oladi. okean), bu qonunlarning matematik tasviri murakkablashadi. Tegishli qisman differentsial tenglamalarni analitik tarzda yechish mumkin emas. Biz kompyuter hisob-kitoblariga murojaat qilishimiz kerak. Kompyuterning vazifasini turli yo'llar bilan osonlashtirish mumkin, ya'ni tenglamalarning dastlabki tizimini soddalashtirishdan (masalan, topshiriq doirasida muhim bo'lmagan jarayonlarni istisno qilish), hisoblash algoritmlarini optimallashtirishdan (masalan, fazoviy ruxsatni kamaytirish) va kompyuter dasturini takomillashtirish bilan yakunlanadi (muayyan kompyuterning protsessorlari soni, xotira hajmi va boshqalarni hisobga olgan holda). Ko‘rinib turibdiki, boshlang‘ich tenglamalar tizimini aniqlash fizikning, algoritm ishlab chiqish matematikning, kompyuter dasturini yaratish esa dasturchining ishi. Shu sababli, iqlim modelini yaratish, uning yordami bilan tadqiqot olib borish va eng muhimi, natijalarni tahlil qilish uchun bir kishi etarli emas. Iqlimni modellashtirish - bu faqat bir guruh mutaxassislar hal qila oladigan vazifadir. Iqlim modelining rivojlanishi bilan ko'proq mutaxassislarga - kimyogarlarga, biologlarga va boshqalarga ehtiyoj paydo bo'ladi. Shunday qilib, iqlim modellari, bugungi kunda aytganidek, Yer tizimining modellariga aylanadi. Hisoblash texnologiyasining jadal rivojlanishiga qaramay, global modellar yordamida olingan kelajakdagi iqlim o'zgarishini baholashda fazoviy tafsilotlarga bo'lgan ehtiyoj tadqiqotchilarni mintaqaviy iqlim modellaridan foydalanishga majbur qiladi. Bunday modellarda mintaqa chegaralarida global model yordamida olingan simulyatsiya qilingan miqdorlarning qiymatlari ko'rsatilgan va ular yuqori fazoviy o'lchamdagi ushbu mintaqa uchun "qayta hisoblangan".

nomidagi Davlat geofizika observatoriyasining mintaqaviy iqlim modelidan foydalangan holda 21-asr oʻrtalarida kutilayotgan yozgi ekstremal yogʻingarchilikning (95 foizdan yuqori) oʻzgarishi (%). A.I.Voeikova, uning ikkita hisoblash maydoni 25 km gorizontal o'lchamlari bilan Rossiya Federatsiyasining butun hududini qamrab oladi.

Xarita: Lyuba Berezina

Modellarning fazoviy rezolyutsiyasini yaxshilash zarurati bilan bir qatorda, iqlim modellashtirishni rivojlantirishning joriy ustuvor yo'nalishlari qo'shimcha interaktiv komponentlarni kiritish bilan bog'liq. Bundan tashqari, iqlim tizimidagi kelajakdagi o'zgarishlarning ba'zi noaniqliklari o'zining o'zgaruvchanligi bilan bog'liq va takomillashtirilgan modellar bilan bartaraf etilmasligi sababli, ehtimollik makonida ushbu o'ziga xos noaniqlikni tekshirish kerak. Buning uchun boshlang'ich holatlar va model parametrlari o'zgaruvchan ansambl hisoblarini amalga oshirish kerak. Ekstremal va kam uchraydigan hodisalarni takrorlash ham katta ansambl hisoblarini talab qiladi. Va nihoyat, iqlim tizimining ba'zi "sekin" tarkibiy qismlarida, masalan, muz qatlamlarida yoki dengiz sathi kabi iqlim xususiyatlarida kelajakdagi o'zgarishlarni baholash uzoq muddatli raqamli tajribalarni talab qiladi. Shu sababli, yaqin kelajakda yuqori texnologiyalar va birinchi navbatda, kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi iqlimni bashorat qilishni yaxshilashda hal qiluvchi rol o'ynashiga shubha yo'q.

Haqiqiy ma'lumotlar bilan doimiy ravishda tekshiriladigan raqamli ob-havo prognozidan farqli o'laroq, iqlim tizimining kelajakdagi holatini hisoblashda foydalanish uchun modellarning mosligini ushbu hisob-kitoblarning haqiqiy natijalarini tahlil qilish orqali aniqlash mumkin emas. Ammo kelajakdagi iqlim hisob-kitoblarining ishonchliligi modelning iqlim tizimining hozirgi holatini, shuningdek, uning o'tmishdagi holatini mavjud kuzatuv ma'lumotlariga muvofiq takrorlash qobiliyati bilan tasdiqlanadi, deb taxmin qilish oqilona. Agar zamonaviy iqlimga qo'shimcha ravishda, model iqlim tizimining uzoq o'tmishdagi holatini (tashqi ta'sirlar zamonaviylardan juda farq qilganda), shuningdek, iqlim tizimining ma'lum evolyutsiyasini (masalan, 2012 yil davomida) takrorlasa. 20 va oldingi asrlar), kelajakda kutilayotgan tashqi majburlash stsenariylarida iqlim o'zgarishini baholashning ushbu modelidan foydalangan holda olingan natijalar ishonchli ekanligiga umid qilish mumkin. Bugungi kunda butun dunyoda ma'lum bo'lgan global modellar soni bir necha o'nlab. Va ular orasida, masalan, zamonaviy iqlimni yaxshiroq tasvirlaydigan model yo'q. Odatda, har bir model kerakli iqlim qiymatlarining faqat bir qismini yaxshi aks ettiradi, qolganlari esa yomonroq. Eng yuqori muvaffaqiyat, qoida tariqasida, "o'rtacha" (ansambl) modeli tomonidan ko'rsatiladi. Buning sababi, alohida modellarning tizimli xatolari bir-biriga bog'liq emas va ansambl bo'yicha o'rtacha hisoblanganda qoplanadi. Iqlim stsenariylari zamonaviy iqlim modellari yordamida issiqxona gazlari va aerozollarning kelajakda emissiyasi stsenariylari asosida olingan. Ammo shuni hisobga olish kerakki, yaqin o'n yilliklarda iqlim o'zgarishini baholashda noaniqlikning muhim manbai uning tabiiy o'zgaruvchanligi fonida nisbatan kichik miqdordagi antropogen iqlim o'zgarishidir.

nomidagi Bosh geofizika rasadxonasida. Roshidromet (GGO) xodimi A. I. Voeikova Rossiya hududida va Rossiya Federatsiyasining geosiyosiy manfaatlari mintaqalarida (Arktika) kelajakdagi iqlim o'zgarishi oqibatlarining miqdoriy bahosini olish uchun ehtimoliy prognozlashning uch o'lchovli modulli tizimini yaratdi va ishlatmoqda. , qo'shni davlatlar). U Yer iqlim tizimining birlashtirilgan global modeli, fazoviy oʻlchamlari 50 va 25 km boʻlgan mintaqaviy iqlim modellari, shuningdek, fazoviy jihatdan batafsil tadqiq qilish uchun iqlim tizimining alohida komponentlari modellarini (abadiy muzlik, daryo tizimlari, atmosfera chegara qatlami) oʻz ichiga oladi. Iqlim modellarining ulkan va tugallanmagan imkoniyatlariga qaramay, ularning imkoniyatlari cheksiz emas. Iqlim tizimining taxminiyligi bilan bog'liq ko'plab savollarga javob berish kerak. Ehtimol, biz kelajakdagi iqlim o'zgarishidagi ba'zi omillarning rolini etarlicha baholamaymiz va bu yo'lda bizni hali ham kutilmagan hodisalar kutmoqda. Shunga qaramay, shubhasiz, zamonaviy iqlim modellari iqlim tizimini o'rganish jarayonida insoniyat tomonidan to'plangan bilimlarning eng yuqori darajasiga mos keladi va kelajakda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan iqlim o'zgarishlarini baholashda ularga alternativa yo'q.

Prognoz va stsenariyni aralashtirib yubormang
Iqlim stsenariysi deganda iqlim tizimining kelajakdagi emissiyasi (emissiya stsenariylari bilan) va sulfat aerozollari kabi boshqa atmosfera ifloslantiruvchi moddalarning kelajakdagi emissiyasi haqidagi taxminlarga mos keladigan (yoki ehtimoliy) iqlim tizimining rivojlanishi tushuniladi. bu ifloslantiruvchi moddalar konsentratsiyasidagi o'zgarishlarning iqlimga ta'siri haqida g'oyalar. Shunga ko'ra, iqlim o'zgarishi stsenariysi iqlim stsenariysi va iqlimning hozirgi holati o'rtasidagi farqni anglatadi. Emissiya stsenariylari insoniyatning kelajakdagi iqtisodiy, texnologik, demografik va boshqalar rivojlanishi haqidagi ma'lum taxminlarga asoslanganligi sababli, iqlim stsenariylari, shuningdek, iqlim o'zgarishi stsenariylari prognoz sifatida emas, balki faqat mumkin bo'lgan kelajakning ichki izchil suratlari sifatida ko'rib chiqilishi kerak. davlat iqlim tizimi.

Iqlimni ob-havo bilan aralashtirib yubormang
Iqlim - ma'lum bir hududda (mintaqa, mintaqa, qit'a, Yer) uzoq vaqt davomida barcha ob-havo sharoitlarining yig'indisi. Murakkab chiziqli bo'lmagan tizimlar, shu jumladan iqlim, cheklangan prognozlarga ega. Birinchi va ikkinchi turdagi prognozlilik mavjud. Birinchi turdagi prognozlilik tizim evolyutsiyasining boshlang'ich holatiga bog'liqligi bilan belgilanadi. Ikkinchi turdagi prognozlilik tizimning kelajakdagi holatini statistik tavsiflash imkoniyatini belgilaydi. Bashoratlilik nuqtai nazaridan iqlim va ob-havo o'rtasidagi farq (ya'ni, o'rtacha va o'rtacha bo'lmagan holatlar o'rtasidagi) asosiy hisoblanadi. Atmosfera iqlim tizimining eng beqaror va tez o'zgaruvchan komponentidir. Shuning uchun ob-havo prognozi odatda ikki haftadan oshmaydi. Iqlim tizimining boshqa tarkibiy qismlari sekinroq o'zgaradi va oldindan taxmin qilinadi, lekin ayni paytda vaqt bilan cheklangan. Tashqi ta'sirlardan kelib chiqadigan iqlim o'zgarishlarini keng vaqt oralig'ida - yildan asrgacha yoki undan ko'proq vaqt davomida oldindan aytish mumkin.

* Kriosfera - iqlim tizimining tarkibiy qismi bo'lib, Yer va okeanlar yuzasida va ostidagi barcha qor, muz va muzlagan erdan (jumladan, abadiy muzlikdan) iborat.

** Erning faol qatlami (erning faol yuzasi) - quyosh energiyasini o'zgartirishda ishtirok etadigan, ya'ni quyosh energiyasini qabul qiluvchi va chiqaradigan er yuzasi.

matn Vladimir Kattsov fizika-matematika fanlari doktori, nomidagi Bosh geofizika rasadxonasi. A.I. Voeykova, Rogidromet

kartografiya Lyuba Berezina

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga topshirish juda oson. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

Kirish

1. Global modellashtirish

Adabiyotlar

Kirish

Ilmiy-texnika taraqqiyotining hozirgi bosqichi Yerdagi global ekologik vaziyatni, uning energiya, geologik, biogeotsenotik va boshqa resurslarning o'ziga xos cheklovlari bilan tanishish bilan birgalikda, global ekologik vaziyat bilan bog'liq holda olingan axborot resursi muammosini birinchi o'ringa qo'yadi. bilim - inson va tabiatning evolyutsiyasi sharoitlari haqidagi bilimlar. Ming yillar davomida ushbu resurs darajasi Homo Sapiensning zaif korrelyatsiya qilingan umumiy faolligi bilan aniqlangan va sanoat davrining boshiga qadar nisbatan kichik edi. Keyinchalik, biosferaga tijoriy munosabat insoniyatning aniq strategiyasiga aylangan va ekologik boshi berk ko'chaga aylangan vaziyatga nisbatan tezkor tarixiy yondashuv bilan axborot resursi ahamiyat miqyosi bo'yicha maksimal qiymatlarga yaqinlashdi. .

Har qanday ekologik muammo "ochiqlik" ga ega bo'lib, bizning zamonamizning global muammolari tizimiga kiritilgan bo'lib, ulardan asosiysi insoniyat gomeostazini saqlashdir (Kondgaev, 2000). Bu shuni anglatadiki, XX asr oxirida paydo bo'lgan va amalga oshirilgan "biosfera ustidagi momaqaldiroq" tsivilizatsiyalashgan dunyoni Homo Sapiens turlarining omon qolishi muammosi va shuning uchun tabiatga mas'uliyatli munosabatda bo'lish muammosi bilan to'qnashdi. . Shu bilan birga, ekologik va axloqiy muammolar o'zaro ta'sirga kirdi.

1. Global modellashtirish

Ilmiy-texnika taraqqiyotining hozirgi bosqichida ekologik faoliyat sohasida jadal ishlanmalar olib borilmoqda, ularning tahlili ekologik bilimlarning o'ziga xos xususiyatlarini va ekologik bilimlarni aniqlash uchun foydalaniladigan usullar muammolarini aniqlash imkonini beradi. samarali axborot texnologiyalari uchun asosiy talablar. Atrof-muhit holatini monitoring qilish tizimlarini yaratishning zaruriy shartlaridan biri bu har xil sifatdagi ma'lumotlarning mavjudligi va ular tomonidan yaratilgan har xil turdagi matematik modellarning ko'pligi (muvozanat, optimallashtirish, evolyutsion, statistik va boshqalar). Parametrlashtirish va qoida tariqasida tabiat hodisalarining qonuniyatlarini chiziqlilashtirish asosida sintez qilingan ushbu modellar global, mintaqaviy va mahalliy xarakterdagi geologik, ekologik, okeanologik, biogeokimyoviy va biogeotsenotik jarayonlarning deterministik va ehtimollik tavsiflarining keng arsenalini o'z ichiga oladi. . Ularning katta qismi mavjud bilimlardan foydalangan holda yuqori darajadagi tirik tizimlarning xususiyatlarini nazariy tushunishga qaratilgan va faqat kichik bir qismi zamonaviy global ekologik vaziyatni ob'ektiv baholashga qaratilgan dastlabki qadamlarga qaratilgan. Maqsadlari va tavsiflashning matematik apparati bo'yicha farq qiluvchi ko'plab modellar cheklangan, to'liq bo'lmagan va aniqlanmagan ma'lumotlar bazasi, shuningdek, simulyatsiya tajribalari sohasida zamonaviy instrumental tizimlarning yo'qligi sababli qo'pol bo'lib chiqadi. O'rganilayotgan modellarning adekvatligini oshirish uchun ko'rib chiqilayotgan biosfera komponentlari sonini ko'paytirish, ma'lumki, ularning ko'p parametrli tabiatiga olib keladi, ya'ni. "ko'p o'lchovlilik la'nati" muammosiga.

Ushbu xususiyatlarni hal qilishning asosiy vositasi sifatida bir qator mualliflar simulyatsiya modellashtirish usulini oqilona ko'rib chiqadilar, bu esa turli xil matematik formalizmlar bilan bog'liq bo'lgan turli xil sifatli ma'lumotlarni "qo'shish" va ko'p parametrlarni olib tashlash imkonini beradi. Istalgan model empirik ma'lumotlarga asoslanib tuziladi, bu har qanday matematik apparatlar doirasida oldindan cheklanmagan, rasmiylashtirishning "yumshoqligi" ni belgilaydi, bu hodisalarning muhim naqshlari noma'lum bo'lgan hollarda muqarrar.

Axborot bazasini kengaytirish, kerakli modelni bosqichma-bosqich sintez qilish jarayonida rasmiy va norasmiy usullarni birlashtirish va nihoyat, ko'plab tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, odamni kompyuter bilan dialogga faol ravishda ulash orqali simulyatsiya modellashtirishning rivojlanishi. tizimli ekologik modellashtirishning samarali texnologiyasini taqdim etadi. Biroq, endi vaziyat unchalik aniq emasligi ma'lum bo'ldi. Haqiqatan ham, agar biz ekologik muammolar sohasidagi mavjud axborot so'rovlarini va ularni hal qilish bo'yicha mavjud axborot ta'minotini (turli xil matematik va simulyatsiya modellari, atrof-muhit ma'lumotlarini qayta ishlash tamoyillari) solishtiradigan bo'lsak, unda hamma darajadagi tabiiy emasligini payqash oson. va antropogen komplekslar ularni tavsiflash va undan ham ko'proq muammoli vaziyatlarning zarur baholarini olish uchun samarali axborot texnologiyalarini loyihalash uchun ishlab chiqilgan apparatga ega. Bu borada yuzaga keladigan qiyinchiliklar nafaqat har xil turdagi modellarni to'plashning texnik xususiyatiga ega. Bu xususiyatlar global modellashtirishda eng aniq namoyon bo'ladi, uning tajribasi tabiatda sodir bo'layotgan jarayonlar to'g'risidagi bilimlarning sezilarli va tubdan tuzatib bo'lmaydigan to'liq emasligini ko'rsatdi, bu empirik ma'lumotlarning parchalanishida ham, naqshlar to'g'risida adekvat g'oyalarning yo'qligida ham namoyon bo'ladi. tabiiy jarayonlarning rivojlanishi. Modellar ierarxiyasining mexanik to'plami va empirik ma'lumotlar banklarini to'plash istagi muvaffaqiyatga umid qilmasdan, tushuntirish imkoniyatisiz biosfera jarayonlari rivojlanishining yaxlit manzarasi haqidagi ibtidoiy mulohazalar sxemalarini jonlantirishga urinish ekanligi allaqachon aniq. jonli tizimlarning doimiy o'zini o'zi tashkil qilish qobiliyati va Tabiat-Jamiyat tizimining yaxshi ishlaydigan mexanizmini tushunish yo'lida sezilarli yutuqlarga erishilmagan. Vaziyat shundayki, evolyutsion va simulyatsiya modellashtirish usullarini birlashtirgan kompyuter texnologiyalaridan foydalanish kerak. Bu simulyatsiya qilingan jarayonlar strukturasining ichki dinamikasini (evolyutsiyasini) hisobga olish va ma'lumotlarning to'liq emasligi va qisman ishonchliligi sharoitida modellarni moslashuvchan sintez qilish imkonini beradi.

Global modelni yaratishning an'anaviy yondashuvlari ko'plab ijtimoiy-iqtisodiy va iqlimiy jarayonlarni algoritmik tavsiflashda qiyinchiliklarga duch keladi, natijada ular axborot noaniqligi bilan kurashishga majbur bo'ladi. Ilg'or global modellashtirish yondashuvlari bu noaniqlikni e'tiborsiz qoldiradi, natijada model tuzilmalari haqiqiy dunyo jarayonlarini etarli darajada qamrab olmaydi. Evolyutsion va imitatsion modellashtirishdan birgalikda foydalanish ushbu kamchilikni biosfera va iqlim komponentlari majmuasining tarixidan oldingi davrga asoslangan tuzilishiga moslashtirilgan kombinatsiyalangan modelni sintez qilish orqali bartaraf etishga imkon beradi. Bundan tashqari, modelni amalga oshirish an'anaviy kompyuterlarda va maxsus evolyutsion tipdagi protsessorlarda dasturiy ta'minotdan foydalangan holda turli modellar sinflarida birlashtirilishi mumkin. Bunday kombinatsiyaning shakli xilma-xil bo'lib, global ma'lumotlar bazalarining fazoviy-vaqtincha to'liqligiga bog'liq.

Mavjud global modellashtirish tajribasi ilmiy-texnikaviy taraqqiyot va inson faoliyatini uning turli ko'rinishlarida tasvirlash yo'llarini topishga urinishda engib bo'lmaydigan qiyinchiliklar misollari bilan to'la. Turli xil vaqtinchalik o'zgaruvchanlik tezligiga ega bo'lgan jarayonlarning superpozitsiyasi bilan tavsiflangan iqlimni modellashtirishda kamroq qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Global modeldagi tavsifning to'liqligiga kelsak, bu erda ham ma'lumotlarning mavjudligi chegaralarini va zarur fazoviy va strukturaviy detallarning chegaralarini aniq belgilash mumkin emas. Shuning uchun, global muammolarni tabiiy falsafiy tahlil qilmasdan va global modellashtirishning to'liq retseptini berishga harakat qilmasdan, biz maxsus protsessorni amalga oshirishda evolyutsion modellashtirish bizga aytib o'tilgan qiyinchiliklarni engib o'tishga imkon beradigan usullardan faqat bittasini ko'rib chiqamiz. yuqorida.

Tabiiy ritmlarning tarixdan oldingi tarixiga asoslangan evolyutsion modelni o'rnatish bizga o'tmishdagi Tabiat-Jamiyat tizimi dinamikasining turli naqshlarini bilvosita kuzatadigan va bir vaqtning ritmida prognoz qilish imkonini beradigan modelni olish imkonini beradi. Modelning maxsus protsessorli versiyasi global modelning katta o'lchamidan va ko'plab parametrik noaniqliklar mavjudligidan kelib chiqadigan barcha algoritmik va hisoblash qiyinchiliklarini butunlay yo'q qiladi.

2. Iqlim jarayonlarini modellashtirish

Tabiat-Jamiyat tizimining iqlim komponenti global modelni sintez qilishda eng katta qiyinchilikni anglatadi, chunki u ko'p sonli fikr-mulohazalar bilan tavsiflanadi, ularning aksariyati beqaror. Ular orasida muz-albedo, suv bug'lari-radiatsiya, bulutlar-radiatsiya, aerozol-radiatsiya va boshqa ko'plab iqlim tizimining ishlashi atmosfera, okeanlar, kriosfera, quruqlik biotasi bilan kontinental sirtlar, ko'llar bilan belgilanadi. , daryolar, er osti suvlari va turli antropogen tuzilmalar. Shuning uchun iqlim modelini yaratish ko'plab omillarni hisobga olishni talab qiladi, ularning shakllanishidagi roli ko'p hollarda etarli darajada o'rganilmagan. Yerning iqlim tizimini matematik usullardan foydalangan holda har tomonlama tasvirlashga urinishlar hali Davlat tarix muzeyida qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan natijalarni bermadi.

Global modelni sintez qilishda ikkita yondashuv mavjud. Bir yondashuv biosfera komponentlarini mavjud yoki rivojlanayotgan iqlim modellariga kiritishga asoslangan. Yana bir yondashuv biosferaning matematik modeli doirasida biosfera tarkibiy qismlarining iqlim parametrlariga bog'liqligini taqlid qiladigan blokni ishlab chiqishdir. Birinchi holda, tegishli differensial tenglamalar tizimlari yechimlarining beqarorligi bilan bog'liq muammolar paydo bo'ladi, bu esa global ekologik o'zgarishlarning bashoratli baholarini olishni qiyinlashtiradi. Ikkinchi holda, atrof-muhit o'zgarishining barqaror prognozlarini olish mumkin, ammo ularning ishonchliligi iqlim va biosfera elementlari o'rtasidagi korrelyatsiyalarni parametrlashtirishning to'g'riligiga bog'liq. Ikkinchi yondashuvning afzalligi shundaki, u stsenariy darajasida tasvirlanishi mumkin bo'lgan iqlim modellarini biosferaning matematik modeliga ulash imkonini beradi. Iqlimni modellashtirish va hozirgi holatni baholash muammolarining batafsil tahlilini Marchuk va Kondratyev (1992), Kondratiyev (1999), Kondratiyev va Yoxannessen (1993) asarlarida topish mumkin. Bu erda ikkinchi yondashuvga mos keladigan Tabiat-Jamiyat tizimining alohida tarkibiy qismlarining bir qator modellari ko'rib chiqiladi. Ular orasida atmosferaning umumiy aylanishi modellari, atmosfera va okeanning o'zaro ta'siri, iqlim parametrlarining Yer yuzasidagi chegara sharoitlariga sezgirligi, biogeokimyoviy va iqlimiy jarayonlar o'rtasidagi bog'liqlik va boshqalar.

Iqlim tizimi cheksiz erkinlik darajasiga ega fizik-kimyoviy-biologik tizimdir. Shuning uchun bunday murakkab tizimni modellashtirishga qaratilgan har qanday urinishlar engib bo'lmaydigan qiyinchiliklar bilan bog'liq. Aynan shu holat ushbu tizimdagi individual jarayonlarning parametrik tavsiflarining xilma-xilligini tushuntiradi. Bir yilgacha bo'lgan diskretizatsiya davriga ega bo'lgan global model uchun maqbul yondashuv ikkita variantni qo'llashdir. iqlim stsenariylari bilan. Ikkinchi variant iqlim parametrlari bo'yicha ularning hududiy va vaqt ma'lumotnomasi bilan ma'lumotlar seriyasini yaratish uchun asos bo'lgan va ularning fazoviy taqsimotining to'liq rasmini tiklash uchun foydalaniladigan global monitoring ma'lumotlaridan foydalanishga asoslangan. Umumiy korrelyatsiya funktsiyalaridan biri bu atmosferaning DT g ning o'rtacha harorati o'zgarishining undagi CO 2 tarkibiga bog'liqligi:

25, oh? 1

5,25 o 2 + 12,55 o - 7,3, o< 1

Bu erda o, atmosferadagi CO 2 ning zamonaviy tarkibining C a (t) sanoatdan oldingi darajasiga nisbati C a (1850).

(1) dan Tg atmosferadagi CO 2 miqdorining ortib borayotgan funksiyasi ekanligi aniq. Atmosferadagi CO 2 miqdorining 20% ​​ga oshishi haroratning 0,3 ° C ga oshishiga olib keladi. Atmosferadagi CO2 ning ikki baravar oshishi Tg ning 1,3 °C ga oshishiga olib keladi. Funktsiyaning (1) batafsil tahlili va DT g va o ning kuzatilgan qo'shma o'zgarishlarini taqqoslash shuni ko'rsatadiki, (1) modeldan foydalanish Tabiat-Jamiyat modelining iqlim blokini soddalashtirishga imkon beradi. Xususan, agar (1) ga binoan biz (DT g) 2[ CO2 ] atmosferadagi CO 2 kontsentratsiyasi ikki baravar ko'payganda hisoblasak, DT g o'zgarishining hozirgi tendentsiyasini baholash uchun quyidagi formuladan foydalanishimiz mumkin:

DT g = (DT g) 2[ CO 2 ] 1po/ln2 , (2)

bu erda qabul qilingan hisob-kitoblarga ko'ra, C a (1850) ning sanoatdan oldingi qiymati = 270 ppm.

Formula (2) allaqachon ma'lum bo'lgan ma'lumotlarga taxminan 50% xato bilan yaqinlashadi. Aslida, (2) dan C a (1980) = 338 ppm dan DT g = 1,3 °K, haqiqiy isish esa ko'plab mualliflar tomonidan 0,6 °K deb baholanadi.

Albatta, so'nggi yillarda er atmosferasidagi CO 2 qisman bosimining oshishi bilan bog'liq issiqxona effekti haqida davom etayotgan munozaralar GIMda aks ettirilishi kerak. Formula (1) CO 2 ta'sirini hisobga oladi Mintzer (1987) ga ko'ra, boshqa issiqxona gazlarining harorat ta'sirini hisobga olishni kengaytirish mumkin:

DT? = DT CO 2 + DT N 2 0 + DT CH 4 + DT O 3 + DT C F C 11 + DT C F C 12, bu erda

DT CO 2 = - 0,677 +3,019lp [S a (t) / S a (t o)],

DT N 20 = 0,057([ N 2 0(t)] 1/2 - [ N 2 0(t 0)] 1/2 ),

DT CH 4 = 0,19([ CH4(t)] 1/2 - [CH4(t 0)] 1/2),

DT O 3 = 0,7/15,

DT C F C 11 = 0,14[SFC11(t)- SFC11(t 0)],

DT C F C 12 = 0,16 [SFC12(t) - SFC12(t 0)] .

t 0 qiymati issiqxona gazlari konsentratsiyasi ma'lum deb hisoblangan 1980 yil bilan belgilanadi.

Dunyo bo'ylab o'rtacha haroratning kenglik bo'yicha taqsimlanishini hisoblashning oddiy formulalari orasida Sergin (1974) tomonidan taklif qilingan sxemalarni ko'rsatish mumkin.

T(ts) = T g +g (sin 2 ts T - sin 2 ts) (3)

Bu yerda q - radiandagi kenglik, g - qutb va ekvator orasidagi harorat farqi, q T - T(t) = T g bo'lgan kenglik. Yil davomida haroratning kenglik bo'yicha o'zgarishi model tomonidan qoniqarli tarzda tavsiflangan (Sergin, 1974):

Shimoliy yarim shar uchun T e - 2ts(T e - T N)/p,

Janubiy yarim shar uchun T e - 2ts(T e - T S)/p,

T N, min +2t(T N, max - T N, min)/t D,tЄ;

T N, min +2(t D - t) (T N, max - T N, min)/ t D,tЄ;

T S, max +2t(T S, min - T S, maks)/t D,tЄ;

T S, max +2(t D - t) (T S, min - T S, max)/ t D,tЄ;

Shimoliy (janubiy) qutbda mos ravishda T N, min (T S, min) va T N, maksimal (T S, max) minimal va maksimal haroratlar, °C; t D - yil uzunligi D birliklarida, T e - ekvatordagi atmosfera harorati, °C; Ko'pgina mualliflar bunday taxminlardan foydalanadilar

sifatida T N, min = - 30 ° C, T N, max = 0 ° C, T S, min = - 50 ° C, T S, max = -10 ° C, T e = 28 0 S.

Albatta, bunday zonalar bo'yicha o'rtacha haroratlar sezilarli xatolarga olib keladigan dispersiyalarga ega. Asosiy iqlim parametrlari, ya'ni harorat o'zgarishida turli omillarning rolini aniqroq aks ettirish uchun har bir omilning hissasini alohida hisoblash kerak. Bu fikr-mulohazalarning roli qo'shimcha hisoblanadi degan taxmin asosida amalga oshirilishi mumkin:

DT a, yakuniy = DT a + DT a, fikr-mulohaza

DT a, yakuniy = vDT a

Parametr b daromad indeksi g orqali ifodalanadi: b = 1/(1-g). G ning qiymati global miqyosda T a ning funktsiyasi bo'lgan albedo b ga ekvivalentdir.

T a da muz? T muz,

b(T a) = b T a da erkinmi? T bepul,

b erkin + b(T erkin - T) T muzda<Т а < Т free

Bu yerda T ice va T free Yerning butun yuzasi mos ravishda muz bilan qoplangan yoki muzdan ozod boʻlgan oʻrtacha sayyora harorati; b - Yer albedosining kritik holatlari orasidagi o'tish koeffitsienti. Odatda T i se Є °K qabul qilinadi.

Oddiy va juda qo'pol iqlim modellaridan foydalanish qayta aloqaning xarakterli vaqtlarini hisobga olgan holda aniqlanishi mumkin. Iqlim quyi tizimlarining o'zaro ta'sirida muvozanatni o'rnatish vaqtining ba'zi hisoblari Jadvalda keltirilgan. 1. Tabiat-jamiyat tizimidagi javob kechikishlarining vaqt oralig'i xilma-xilligi va bir yoki bir nechta iqlim quyi tizimlari doirasidagi o'zgarishlar oqibatlarini baholashda uni hisobga olish zarurligi aniq. Xususan, Antarktida muz qatlamidagi sovuq zahiralar shunchalik kattaki, uning haroratini 0 ° C ga oshirish uchun Jahon okeanining o'rtacha haroratini 2 ° C ga tushirish kerak bo'ladi, ya'ni. uni T 0 = 5,7 ° C holatidan T 0 = 3,7 ° C holatiga o'tkazing. Jadvaldagi ma'lumotlarni hisobga olgan holda. 1 bunday operatsiyaning inertsiyasi yuzlab yillar bo'ladi. Antropogen sabablarga ko'ra kuzatilgan iqlim isishi darajasi hali bunday energiya xarajatlariga ega emas.

1-jadval

Ba'zilar uchun muvozanat vaqtlari

Yer iqlim tizimining quyi tizimlari

Ta'sir doirasi iqlim tizimi	O'rnatish vaqti muvozanat holati
Atmosfera: bepul chegara qatlami
Jahon okeani: aralash qatlam chuqur okean dengiz muzi	kundan 100 yilgacha
Qit'alar ko'llar va daryolar tuproq va o'simlik shakllari qor qoplami va muz yuzasi
Tog'li muzliklar
Muz qatlamlari
Yer mantiyasi	30 mln

Iqlim tizimiga antropogen ta'sir mexanizmi issiqxona gazlari chiqindilari va er qoplamini qayta qurish, suv aylanishiga aralashish va atmosfera ifloslanishi tufayli albedoning o'zgarishi orqali namoyon bo'ladi. Radiusi 10 -7 h10 -2 sm bo'lgan aerozol zarralari deyarli barcha atmosfera balandliklarida uchraydi. Antropogen bo'lmagan zarralar atmosferaga quruqlik yoki okean yuzasidan kiradi va gazlar orasidagi kimyoviy reaktsiyalar natijasida ham hosil bo'ladi. Antropogen kelib chiqadigan zarralar asosan yoqilg'ining yonishi natijasida paydo bo'ladi. Ushbu zarracha oqimlarining atmosferaga o'zaro bog'liqligi to'g'risida tushuncha Jadvalda keltirilgan. 2.

2-jadval

Atmosferaga chiqarilgan yoki unda hosil bo'lgan radiusi 20 mikrondan kam bo'lgan zarrachalar oqimini baholash (Butcher, Charleson, 1977)

Zarrachalar turi	Zarrachalar soni, 10 6 t/yil
Tabiiy kelib chiqadigan zarralar (ob-havo, eroziya va boshqalar)
O'rmon yong'inlari va o'rmon xo'jaligi chiqindilarining yonishi zarralari
Dengiz tuzi
Vulkanik chang
Gazlarni chiqarish jarayonida hosil bo'ladigan zarralar: tabiiy jarayonlar H 2 S dan sulfatlar HN 3 dan ammoniy tuzlari N0 x dan nitratlar o'simlik birikmalaridan gidrokarbonatlar antropogen jarayonlar SO 2 dan sulfatlar NO x dan nitratlar gidrokarbonatlar
Atmosferaga chiqarilgan umumiy zarralar: tabiiy sabablarga ko'ra antropogen sabablarga ko'ra
Atmosferaga zarrachalarning umumiy oqimi

Atmosfera haroratiga zarrachalarning ta'sir qilish mexanizmi Yerga tushgan quyosh radiatsiyasi asosan 0,4-4 mikron oralig'ida ular tomonidan qisman aks etishi va so'rilishi bilan izohlanadi. Shu bilan birga, Yer yuzasi-atmosfera tizimining global albedosi o'zgaradi. Bundan tashqari, zarralar atmosferadagi namlik kondensatsiyasi jarayonlariga ta'sir qiladi, chunki bulutlar, yomg'ir va qorlarning shakllanishi ularning ishtirokida sodir bo'ladi. Yer yuzasi-atmosfera tizimining issiqlik balansi tenglamasidan foydalanamiz:

(1- b)E 0 * + E a - yT S 4 = 0, (4)

Bu erda T S - tizim nurlanishining o'rtacha samarali harorati, 400 mb yuzasiga yaqin o'rtacha energiya darajasining haroratiga yaqin, E 0 * = 0,487 kal sm -2 min -1 - kiruvchi quyosh nurlanishining o'rtacha intensivligi. yarim shar; b- albedo; y = 8,14-10 "" kal sm -2 min -1 Stefan-Boltzman doimiysi, E a - antropogen energiya manbalarining birlik yuzasiga to'g'ri keladigan umumiy intensivligi.

Albedo b = b 0 - Db bo'lsin, bu erda b 0 = 0,35 zamonaviy sharoitda albedo, Db antropogen aerozollar ta'sirida aniqlangan albedoning kichik qismidir. (4) tenglamadan biz harorat ifodasini olamiz:

T S =[ E 0 * (1- b)/y ] 1/4 1/4 (5)

JB deb faraz qilsak<< 1 и Е а /Е 0 *<< 1, разложим функцию правой части уравнения (5) в ряд Тейлора по степеням Дб и Е а / Е 0 * и выпишем первые члены ряда:

T S = [ E 0 * (1- b 0) / y ] 1/4 (1 + 0,25 dB (1- b 0) -1 ) (6)

(6) dan kelib chiqadiki, unchalik kuchli bo'lmagan antropogen ta'sir ostidagi harorat antropogen omillarni hisobga olmagan holda "Yer yuzasi - atmosfera" tizimidagi aloqalarni tavsiflovchi atama va T 1 va T 2 atamalarining yig'indisidir. mos ravishda issiqlik va aerozol chiqindilarining hissasi:

T 1 =0,25(1- b 0) -1 [ E 0 * (1- b 0)/y ] 1/4 E a / E 0 * = 96,046 E a / E 0 *,

T 2 =0,25(1- b 0) -1 [ E 0 * (1- b 0)/y] 1/4 dB = 96,046 dB,

Zamonaviy sharoitda T 1 qo'shilishi juda kichik ekanligini unutmang. Agar E a = 4 10 - 5 kal sm -2 min -1 va shuning uchun E a / E 0 * = 8,21 -10 - 4 ni olsak, T 1 = 0,0079 ° S bo'ladi. Shunday qilib, global energiyaning o'rtacha atmosfera haroratiga bevosita ta'siri hozirda ahamiyatsiz. T 1 ifodasidan kelib chiqadiki, issiqlik chiqindilari tufayli atmosfera haroratini 0,5 ° C ga oshirish uchun E a / E 0 * = 0,0052 shartini bajarish kerak, bu esa antropogen issiqlik oqimining ko'payishini anglatadi. atrof-muhitni muhofaza qilish 63,4 martaga ko'paydi. Bu yiliga 570 10 9 tonna standart yoqilg'i yoqilganda energiya ajralib chiqishiga teng.

Agar energiya ishlab chiqarish aholi soniga mutanosib bo'lsa, u holda T 1 = 96,046 k TG Gu S / E 0 *, bu erda G - aholi zichligi, kishi / km 2; y S - yer maydoni, km 2; k TG - bir kishi uchun ishlab chiqarilgan energiya miqdori, kal / min.

Agar aerozolning atmosferaning issiqlik rejimiga ta'sirini e'tiborsiz qoldiradigan bo'lsak, u holda to'g'ridan-to'g'ri nurlanish E, uning o'zgarishi dE va atmosfera loyqaligining o'zgarishi dB tenglama bilan bog'liq bo'ladi: dE/E =k B dB, bu erda k B = 0,1154 km 2 / t - mutanosiblik koeffitsienti, B - antropogen kelib chiqadigan aerozollar miqdori, t/km 2. Ushbu tenglamani integrallashgandan so'ng biz quyidagilarni olamiz: E=E 0 *(1-b 0)exp(-k B B). Boshqa tomondan, albedoning ta'rifiga ko'ra, E = E 0 *(1- b) = E 0 *(1- b 0 + db). Bu ifodalarni E uchun tenglashtirib, Db = -(1-b 0) ni olamiz. Shunday qilib, atmosferaning antropogen aerozol bilan ifloslanishi bilan bog'liq harorat o'zgarishi quyidagilarga teng:

T 2 = -0,25[E 0 *(1-b 0)/y] 1/4 = -62,43

Ko'pgina mualliflarning fikriga ko'ra, antropogen kelib chiqadigan aerozollarning o'rtacha emissiyasi yiliga 300 10 6 tonnani tashkil etganligi va aerozollarning atmosferada o'rtacha qolish muddati 3 hafta deb hisoblanganligi sababli, o'rtacha 17,262 10 6 tonna zarrachalar mavjud. atmosferada. T2 uchun formuladan, bu holda atmosfera harorati yiliga 0,84 ° C ga kamayishi kerak.

Ko'pgina mualliflar, b ko'rsatkichi o'rniga, atmosfera loyqaligi B T koeffitsientini ko'rib chiqadilar va uni haqiqiy atmosferada quyosh radiatsiyasi energiyasining susayishi b r koeffitsientining ideal atmosferada zaiflashuv b I koeffitsientiga nisbati sifatida belgilaydilar:

B T = b r / b I = (b I + b W - b A)/ b I, bu erda b W va b A mos ravishda suv bug'lari va aerozollarning zaiflashuv koeffitsientlari. Davlat tarix muzeyi quyidagi baholarni qabul qiladi:

3 o'rta kengliklarda,

Tropik kengliklarda B T = 3,5,

2 kamaytirilgan chang va suv bug'lari bilan.

Yer iqlimini modellashtirish tajribasi shuni ko'rsatadiki, ko'plab mualliflarning iloji boricha aniq va to'liq hisobga olish istagi iqlim tizimining barcha mumkin bo'lgan mulohazalari va elementlarini hal qilish uchun juda katta miqdordagi ma'lumotlarni talab qiladigan murakkab matematik muammolarga olib keladi. ko'p hollarda esa mos tenglamalarning yechimlari beqaror bo'lib chiqadi. Shu sababli, KPO tizimining global modelining bloki sifatida bunday murakkab modellardan foydalanish muqarrar ravishda salbiy natijaga olib keladi, ya'ni. samarali modelni sintez qilishning mumkin emasligiga. Eng istiqbolli yondashuv, albatta, iqlim modellarini global monitoring ma'lumotlari bilan birlashtirishdir. Ushbu kombinatsiyaning sxemasi juda oddiy. Iqlimni shakllantirish jarayonlarini kuzatish uchun mavjud yerga asoslangan va sun'iy yo'ldosh tizimlari yer yuzasi hujayralarining (Shij) ma'lum qismini qamrab oladi. Bu hujayralar ustida harorat, loyqalik, suv bug'lari, aerozollar va gazlar, albedo va energiya oqimlarining boshqa ko'plab parametrlari o'lchanadi. Oddiy iqlim modellaridan, shuningdek, fazo-vaqt interpolyatsiyasi usullaridan foydalanish ushbu o'lchovlar asosida Shchning butun hududi bo'ylab iqlim parametrlarini taqsimlashning to'liq rasmini qayta qurish imkonini beradi.

Ijtimoiy jihat jamiyat va tabiat o'rtasidagi munosabatlardagi uyg'unlik muammolari bilan o'zaro ta'sir doirasiga kirdi. Biosferaning taqdiri Yer aholisining atrof-muhitga "oqilona" va "asossiz" munosabat o'rtasidagi maqbul muvozanatni topish muammosini qanday tezda hal qilishiga bog'liq bo'ladi. Bundan tashqari, namunaviy baholar ko'rsatganidek, butun insoniyatning 90% buni qabul qilishi kerak. Ammo tarixning ushbu bosqichida aholining bunday qismi ongli ravishda, o'zlarining axloqiy tamoyillariga ko'ra, og'riqsiz va ixtiyoriy ravishda tabiatni zabt etish pozitsiyasidan tabiat va jamiyat o'rtasidagi yangi uyg'un munosabatlarni rivojlantirish pozitsiyasiga o'tishlari dargumon. Global uyg'unlikka erishish uchun e'tiborni salbiy ekologik va ijtimoiy-iqtisodiy o'zgarishlarga qaratish kerak, shunda ekologik bilimlar amaliyotga kiritiladi, ya'ni. u ekologik faoliyat sohasida yuqori sifatli qarorlar qabul qilinishini ta'minlaydigan aniq texnologiyalar shaklida konstruktiv ilovalar bosqichiga olib chiqilishi kerak.

Adabiyot

1. V.F. Krapivin, K.Ya. Kondratiyev. "Global ekologik o'zgarishlar: ekoinformatika." - Sankt-Peterburg, 2002

2. http://climate2008.igce.ru/v2008/htm/1.htm-ROSSIYA FEDERATSIYASI HUDUDIDAGI IQLIM O'ZGARISHI VA ULARNING OQIBATLARI HAQIDA BAHOLASH HISOBOTI.

Shunga o'xshash hujjatlar

Iqlim o'zgarishlari indekslarini va global haroratni Yer aylanishidagi tebranishlar bilan taqqoslash xususiyatlari bilan tanishish. ENSO hodisasi Tinch okeanining ekvatorial qismida muntazam ravishda kuzatiladigan okean-atmosfera tizimining asosiy tebranish rejimidir.

dissertatsiya, 26/08/2017 qo'shilgan


Atrof muhit tizimlari va jarayonlarini modellashtirish jarayonining metodologik va nazariy asoslari. Elodea misolida sirt faol moddalarning suv o'simliklariga ta'sirini o'rganish. Sintetik yuvish vositalarining tarkibiy qismlarini qiyosiy tahlil qilish.

kurs ishi, 2013-01-23 qo'shilgan


Modellashtirishning umumiy tamoyillari va vazifalari. Yirtqich-o'lja modeli haqida umumiy tushuncha. Ikki turdagi raqobat. Darajali mozaik o'rmon tushunchasi, bo'shliqni modellashtirish. Sharqiy Sibirning boreal o'rmon ekotizimining matematik modeli. Ekologiyada modellashtirish muammolari.

kurs ishi, 12/03/2012 qo'shilgan


Tuproqlarda sodir bo'ladigan jarayonlarning matematik modellarining ahamiyati. Tuproqlarning issiqlik va harorat rejimlarining matematik modeli, tuproqlarning suv rejimi. Gumusni to'plash jarayonlari modelining xususiyatlari va agroekotizimlarning mahsuldorligini modellashtirishning o'ziga xos xususiyatlari.

kurs ishi, 31.05.2012 qo'shilgan


Ekologiyada matematik modellashtirish. "Yirtqich-o'lja" turining turlararo o'zaro ta'siri. O'zaro munosabatlarni kompyuterda modellashtirish. Tenglamalar sistemasining statsionar nuqtalari. Izoklinik usul yordamida faza traektoriyalarini qurish. Muammoni raqamli modellashtirish.

referat, 2012-09-12 qo'shilgan


Tabiiy-texnogen komplekslarda modellashtirish jarayonlarining xususiyatlari. Og'ir metallar va engil neft mahsulotlari harakati modeli. Tabiiy-texnogen komplekslar faoliyatini prognozlash. Meliorativ tizimlarda yer osti suvlarini minerallashtirish.

referat, 01/07/2014 qo'shilgan


Permafrost zonasi, uning xususiyatlari. Global iqlim o'zgarishining dinamikasi va oqibatlari; noaniqlikni baholash. Infratuzilma uchun geokriologik xavflarni prognoz qilish. Permafrost degradatsiyasi paytida metan chiqindilarining ta'siri.

referat, 2014 yil 11/07 qo'shilgan


Ozonning umumiy xarakteristikasi va uning hosil bo'lishi bilan bog'liq jarayonlar. Ozonning iqlim sistemasi faoliyatidagi ahamiyati, balandligi bilan taqsimlanishi. Atmosfera sirkulyatsiyasining ozonosfera dinamikasiga ta'siri, buzilish sabablari va oqibatlari.

kurs ishi, 2011-05-10 qo'shilgan


Ekologik muammolarni hal qilishda tizimli yondashuv tushunchasi. Atrof-muhit modellari va jarayonlarini simulyatsiya modellashtirish. Tuproqning ifloslanishini aniqlash va tuproq xususiyatlarini o'lchash asboblari. "Biotox-10M" toksikligini ekspress tahlil qilish qurilmasi.

kurs ishi, 24.06.2010 qo'shilgan


O'tgan davrlarda Grenlandiyadagi iqlim holatini (isitish va sovutish) Spa usuli yordamida o'rganish. Shimoliy Atlantikada chuqur dengiz burg'ulash stantsiyasining joylashuvi. Golotsendagi G'arbiy Sibirning iqlimi va landshaftlarining holatini o'rganish.

O'tgan asrning oxiridan boshlab iqlim o'zgarishiga qiziqishning o'sishi kuzatildi. Bu tabiatdagi o'zgarishlarning kuchayishi bilan bog'liq, bu ko'chadagi oddiy odam darajasida allaqachon aniq. Bu o‘zgarishlarning qanchasi tabiiy jarayonlar, qanchasi inson faoliyati bilan bog‘liq? Bugun mutaxassislar - Rossiya Fanlar akademiyasining Hisoblash matematikasi institutining etakchi tadqiqotchilari bilan suhbat buni tushunishga yordam beradi. Bugun biz gaplashayotgan Evgeniy Volodin va Nikolay Dianskiy institutda iqlimni modellashtirish bilan shug'ullanadilar va Iqlim o'zgarishi bo'yicha xalqaro ekspertlar guruhining rossiyalik ishtirokchilaridir ( Iqlim o'zgarishi bo'yicha hukumatlararo panel, IPCC).

— Tadqiqotlarda global iqlim o‘zgarishining qanday faktlari o‘z aksini topgan va to‘rtinchi baholash hisobotiga kiritilgan?

“Hatto kundalik darajada, biz hammamiz global isish oqibatlarini his qilamiz, masalan, qish issiqroq bo'ldi. Agar biz ilmiy ma'lumotlarga murojaat qiladigan bo'lsak, ular shuningdek, so'nggi 12 yil ichida 11 yil global haroratni instrumental kuzatishning butun davri uchun (1850 yildan beri) eng issiq ekanligini ko'rsatadi. O'tgan asrda o'rtacha global havo haroratining o'zgarishi 0,74 ° S ni tashkil etdi, so'nggi 50 yildagi chiziqli harorat tendentsiyasi asrning mos keladigan qiymatidan deyarli ikki baravar ko'p. Agar Rossiya haqida gapiradigan bo'lsak, so'nggi 20 yil ichida mamlakatimizning aksariyat qismida qish oylari oldingi yigirma yildagi qishga qaraganda o'rtacha 1-3 daraja issiqroq bo'lgan.

Iqlim o'zgarishi shunchaki haroratning oshishini anglatmaydi. "Global iqlim o'zgarishi" atamasi barcha geotizimlarni qayta qurishni anglatadi. Issiqlik esa o'zgarishning faqat bir jihati sifatida ko'riladi. Kuzatish ma'lumotlari Jahon okeani sathining ko'tarilishi, muzliklar va abadiy muzlarning erishi, yog'ingarchilikning notekisligi, daryolar oqimi rejimlarining o'zgarishi va iqlimning beqarorligi bilan bog'liq boshqa global o'zgarishlarni ko'rsatadi.

Faqat o'rtacha iqlimiy xususiyatlarda emas, balki iqlim o'zgaruvchanligi va ekstremallarda ham sezilarli o'zgarishlar yuz berdi. Paleoklimatik ma'lumotlar, hech bo'lmaganda so'nggi 1300 yil davomida davom etayotgan iqlim o'zgarishlarining g'ayrioddiy tabiatini tasdiqlaydi.

— Ilmiy iqlim prognozi qanday tuziladi? Iqlim modellari qanday qurilgan?

— Zamonaviy iqlimshunoslikning eng muhim vazifalaridan biri bu yaqin asrlarda iqlim o‘zgarishini bashorat qilish vazifasidir. Iqlim tizimida sodir bo'ladigan jarayonlarning murakkab tabiati o'tmishdagi tendentsiyalarni ekstrapolyatsiya qilish yoki istiqbolli taxminlarni olish uchun statistik va boshqa sof empirik usullardan foydalanishga imkon bermaydi. Bunday baholarni olish uchun murakkab iqlim modellarini qurish kerak. Bunday modellarda mutaxassislar ob-havo va iqlimga ta'sir qiluvchi barcha jarayonlarni eng to'liq va aniq tarzda hisobga olishga harakat qilishadi. Bundan tashqari, agar bir nechta turli modellar qo'llanilsa, prognozlarning ob'ektivligi ortadi, chunki har bir model o'ziga xos xususiyatlarga ega. Shu sababli, hozirgi vaqtda IPCC tomonidan taklif qilingan stsenariylar bo'yicha turli iqlim modellari yordamida olingan iqlim o'zgarishi prognozlarini, kelajakdagi issiqxona gazlari, aerozollar va atmosferadagi boshqa ifloslantiruvchi moddalar tarkibidagi mumkin bo'lgan o'zgarishlarni solishtirish bo'yicha xalqaro dastur amalga oshirilmoqda. Ushbu dasturda Rossiya Fanlar akademiyasining Hisoblash matematikasi instituti (INM RAS) ishtirok etadi. Umuman olganda, u turli mamlakatlardan yigirmaga yaqin modellarni qamrab oladi, ularda bunday modellarni yaratish uchun zarur bo'lgan fan sohalari etarli darajada rivojlangan: AQSh, Germaniya, Frantsiya, Buyuk Britaniya, Rossiya, Avstraliya, Kanada, Xitoy...

Yer iqlim modelining asosiy komponentlari atmosfera va okeanning umumiy aylanish modellari - birlashtirilgan modellar deb ataladi. Shu bilan birga, atmosfera iqlim o'zgarishining asosiy "generatori" bo'lib xizmat qiladi va okean bu o'zgarishlarning asosiy "akkumulyatori" hisoblanadi. INM RASda yaratilgan iqlim modeli atmosfera va Jahon okeanining keng ko'lamli aylanishini kuzatuv ma'lumotlari bilan yaxshi muvofiqlikda va zamonaviy iqlim modellaridan kam bo'lmagan sifatda aks ettiradi. Bunga asosan atmosfera va okeanning umumiy aylanish modellarini yaratish va o'rnatishda ushbu modellarning (avtonom rejimda) atmosfera va okeanning iqlim sharoitlarini juda yaxshi takrorlashini ta'minlash mumkin bo'lganligi tufayli erishildi. Bundan tashqari, kelajakdagi iqlim o'zgarishlarini bashorat qilishni boshlashdan oldin, bizning iqlim modelimiz, boshqalar kabi, 19-asr oxiridan hozirgi kungacha bo'lgan o'tmishdagi iqlim o'zgarishlarini takrorlash orqali tekshirildi (boshqacha aytganda, sinovdan o'tkazildi).

— Va simulyatsiya natijalari qanday?

— Biz IPCC stsenariylaridan foydalangan holda bir nechta tajribalar o‘tkazdik. Ulardan eng muhimi uchtasi: nisbatan aytganda, bu pessimistik stsenariy (A2), qachonki insoniyat jamiyati atrof-muhitga e'tibor bermasdan rivojlanadi, mo''tadil (A1B), Kioto protokoli kabi cheklovlar qo'yiladi, va optimistik (B1) - antropogen ta'sirga nisbatan kuchliroq cheklovlar bilan. Bundan tashqari, barcha uchta stsenariyda yoqilg'i yonish hajmi (va, demak, atmosferaga uglerod chiqindilari) ko'proq yoki kamroq tez sur'atlarda o'sishi taxmin qilinadi.

Pessimistik, "eng issiq" stsenariyga ko'ra, 2151-2200 yillarda sirtdagi o'rtacha isish. 1951-2000 yillarga nisbatan taxminan 5 daraja bo'ladi. Yana mo''tadil rivojlanish bilan u taxminan 3 daraja bo'ladi.

Arktikada ham iqlimning sezilarli isishi kuzatiladi. Hatto yanada optimistik stsenariy ostida, 21-asrning ikkinchi yarmida Arktikadagi harorat 20-asrning ikkinchi yarmiga nisbatan taxminan 10 darajaga ko'tariladi. 100 yildan kamroq vaqt ichida qutbli dengiz muzlari faqat qishda saqlanib, yozda erishi mumkin.

Shu bilan birga, bizning va boshqa modellarga ko'ra, keyingi asrda dengiz sathining intensiv o'sishi kuzatilmaydi. Gap shundaki, Antarktida va Grenlandiyadagi kontinental muzlarning erishi ko'p jihatdan bu hududlarda isish bilan yog'ingarchilikning ko'payishi bilan bog'liq qorning ko'payishi bilan qoplanadi. Dengiz sathining ko'tarilishiga asosiy hissa haroratning oshishi bilan suvning kengayishidan kelib chiqishi kerak.

Iqlim o'zgarishini bashorat qilish uchun INM RAS iqlim tizimi modeli bilan o'tkazilgan tajribalar natijalari boshqa xorijiy modellar natijalari bilan birgalikda 2007 yilda A. Gor bilan birgalikda Tinchlik uchun Nobel mukofoti bilan taqdirlangan IPCC hisobotiga kiritilgan.

Shuni ta'kidlash kerakki, hozirgi kunga qadar IPCCning to'rtinchi hisobotida Rossiyadan faqat ICM iqlim modeli yordamida olingan natijalar taqdim etilgan.

— Ularning aytishicha, Evropa ob-havosi Atlantikada tug'iladi - bu haqiqatmi?

- Shimoliy Atlantikada sodir bo'layotgan ob-havo hodisalari, albatta, Evropaga kuchli ta'sir qiladi. Buning sababi shundaki, Yer yuzasidan 15-20 km gacha bo'lgan mo''tadil kengliklarda shamol asosan g'arbdan sharqqa esadi, ya'ni havo massalari Evropaga ko'pincha g'arbdan, Atlantikadan keladi. Ammo bu har doim ham sodir bo'lmaydi va umuman Evropa ob-havosi to'liq shakllangan biron bir joyni ajratib bo'lmaydi.

Evropa ob-havosi keng ko'lamli hodisa sifatida Shimoliy yarim shardagi atmosferaning umumiy holati bilan shakllanadi. Tabiiyki, bu jarayonda Atlantika muhim o'rin tutadi. Biroq, bu erda muhimroq narsa Shimoliy Atlantikadagi okean aylanish jarayonlarining ichki o'zgaruvchanligi (yillik tsikldan og'ish) emas, balki atmosferaning sezilarli darajada o'zgaruvchan muhit sifatida Shimoliy Atlantikadan energiya ombori sifatida foydalanishi. o'zining o'zgaruvchanligini shakllantirish uchun.

Bu erda biz iqlimni bashorat qilish va modellashtirishdan ob-havoni bashorat qilish va modellashtirishga o'tamiz. Biz bu ikki muammoni ajratishimiz kerak. Aslida, ikkala vazifa uchun ham atmosfera dinamikasini tavsiflovchi taxminan bir xil modellar qo'llaniladi. Farqi shundaki, modelning dastlabki shartlari ob-havoni bashorat qilish uchun juda muhimdir. Ularning sifati asosan prognoz sifatini belgilaydi.

Bir necha o'n yillar va bir necha asrlar va ming yilliklar uchun iqlim o'zgarishini modellashtirishda dastlabki ma'lumotlar unchalik muhim rol o'ynamaydi va iqlim o'zgarishi tufayli atmosferaga nisbatan tashqi ta'sirlarni hisobga olish muhim rol o'ynaydi. yuzaga keladi. Bunday ta'sirlar issiqxona gazlari kontsentratsiyasining o'zgarishi, vulqon aerozollarining atmosferaga chiqishi, yer orbitasining parametrlarining o'zgarishi va boshqalar bo'lishi mumkin. Bizning institutimiz Roshidromet uchun ushbu modellardan birini ishlab chiqmoqda.

— Rossiyadagi iqlim o'zgarishi haqida nima deyish mumkin? Ayniqsa nimadan ehtiyot bo'lish kerak?

- Umuman olganda, isish natijasida markaziy Rossiyaning iqlimi hatto ma'lum darajada yaxshilanadi, ammo Rossiyaning janubida qurg'oqchilik kuchayishi tufayli u yomonlashadi. Katta maydonlarni egallagan permafrostning erishi natijasida katta muammo paydo bo'ladi.

Rossiyada har qanday stsenariy bo'yicha issiqlikni hisoblashda harorat Yer uchun o'rtacha ko'rsatkichdan taxminan ikki baravar tez ko'tariladi, bu boshqa modellar ma'lumotlari bilan tasdiqlangan. Bundan tashqari, bizning modelimizga ko'ra, Rossiya qishda yozga qaraganda issiqroq bo'ladi. Misol uchun, Rossiyada o'rtacha 3 daraja global isish bilan, isish yiliga o'rtacha 4-7 daraja bo'ladi. Shu bilan birga, yozda 3-4 daraja, qishda esa 5-10 daraja iliq bo'ladi. Rossiyada qishki isinish, boshqa narsalar qatorida, atmosfera sirkulyatsiyasining biroz o'zgarishi bilan bog'liq bo'ladi. G'arbiy shamollarning kuchayishi ko'proq issiq Atlantika havo massalarini olib keladi.

— IPCC va, xususan, mahalliy olimlar iqlim o'zgarishiga antropogen hissa qo'shish bo'yicha qanday xulosaga kelishdi?

— Tarixiy tajriba shuni ko‘rsatadiki, tabiatga har qanday aralashish jazosiz qolmaydi.

IPCC hisobotida ta'kidlanishicha, so'nggi o'n yilliklarda kuzatilgan isish asosan inson ta'sirining oqibati bo'lib, uni faqat tabiiy sabablar bilan izohlab bo'lmaydi. Antropogen omil quyosh faolligining o'zgarishi ta'siridan kamida besh baravar ko'pdir. Kuzatuv ma'lumotlarini tahlil qilishning so'nggi natijalariga asoslangan ushbu xulosalarning ishonchlilik darajasi juda yuqori deb baholanadi.

Bizning modellashtirish natijalarimiz ham antropogen hissaning asosiy rolini ishonchli tarzda namoyish etadi. Iqlim modellari, agar ular inson faoliyati natijasida yuzaga keladigan issiqxona va boshqa gazlar emissiyasini hisobga olsak, kuzatilgan isishni yaxshi takrorlaydi, lekin faqat tabiiy omillar hisobga olinsa, isinishni takrorlamaydi. Boshqacha qilib aytganda, namunaviy tajribalar shuni ko'rsatadiki, insonning "hissasi" bo'lmaganda, iqlim hozirgi darajada o'zgarmas edi.

Aniqlik kiritaylikki, zamonaviy iqlim modellari CO 2 kontsentratsiyasini hisoblashni ham o'z ichiga oladi. Bunday modellar shuni ko'rsatadiki, asrlar va undan kamroq vaqt oralig'ida iqlim tizimidagi CO 2 kontsentratsiyasining tabiiy tebranishlari bir necha foizdan oshmaydi. Mavjud rekonstruksiya ishlari ham shundan dalolat beradi. Sanoatdan oldingi davrning so'nggi bir necha ming yillarida atmosferadagi CO 2 kontsentratsiyasi barqaror bo'lib, 270 dan 285 ppm gacha (millionga qism). Endi bu taxminan 385 ppm. Modellar bilan hisob-kitoblar, shuningdek o'lchov ma'lumotlari bo'yicha hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, aksincha, iqlim tizimi CO 2 chiqindilarini qoplashga intiladi va barcha emissiyalarning faqat yarmi yoki biroz ko'proq qismi CO 2 kontsentratsiyasini oshirishga ketadi. atmosfera. Qolgan yarmi okeanda eriydi va o'simliklar va tuproqlarning uglerod massasini oshirish uchun ishlatiladi.

— Sizningcha, iqlim prognozlari qanday rivojlanadi?

— Iqlim tizimi juda murakkab va insoniyat ishonchli prognozga muhtoj. Bugungi kunga qadar ishlab chiqilgan barcha modellar o'zlarining kamchiliklariga ega. Xalqaro ilmiy hamjamiyat yigirmaga yaqin mavjud modellar orasidan eng muvaffaqiyatli modellarni tanlab oldi va ularni taqqoslash orqali umumlashtirilgan prognoz ishlab chiqildi. Bu holda turli modellarning xatolari qoplanadi, deb ishoniladi.

Modellashtirish juda qiyin vazifa va juda ko'p mehnatdir. Hisob-kitoblar transport jarayonlari va atmosfera va okean o'rtasidagi o'zaro ta'sirni hisobga oladigan ko'plab parametrlarni o'z ichiga oladi. Hozir institutimiz modelning yangi versiyasini tayyorlamoqda. Misol uchun, qutb yaqinida muammo bor, bu erda meridianlarning yaqinlashishi tufayli uzunlik bo'ylab qadamlar tozalanadi, bu esa model echimida asossiz "shovqin" ga olib keladi. Yangi model atmosfera va okean modellarida yuqori fazoviy piksellar sonini va jismoniy jarayonlarning yanada rivojlangan parametrlarini qo'llaydi. Shu sababli, modellashtirishning aniqligi oshadi va ushbu yangi darajadagi model yordamida yangi prognoz tuziladi.

Ba'zi sabablarga ko'ra bizning mamlakatimizda G'arbga qaraganda modellashtirish muammolariga kamroq e'tibor qaratiladi, bu erda atmosfera va okean aylanishining raqamli modellarini yaratish vazifasiga katta moliyaviy va ilmiy resurslar ajratiladi. Bu vazifalar yuqori unumli multiprotsessorli hisoblash tizimlarini talab qiladi (iqlimni bashorat qilish uchun foydalaniladigan IVM superkompyuteri MDH davlatlarining TOP-50 reytingiga kiritilgan). Bizning ishimiz faqat Rossiya Fanlar akademiyasining ba'zi dasturlari va Rossiya fundamental tadqiqotlar fondining loyihalari tomonidan qo'llab-quvvatlandi.

Yaqin kelajakda IPCC dasturi doirasida birlashtirilgan modellar bilan tajribalarning yangi bosqichi boshlanadi. Ushbu bosqich fazoviy o'lchamlari yuqori bo'lgan va kengroq simulyatsiya qilingan jismoniy jarayonlarni o'z ichiga olgan yangilangan Yer iqlimi modellarini o'z ichiga oladi. Iqlim modellari asta-sekin butun Yer tizimining modellariga aylanib bormoqda, ular nafaqat atmosfera va okean dinamikasini hisoblab chiqadi, balki atmosfera kimyosi, o'simliklar, tuproq, dengiz kimyosi va biologiyasi va iqlimga ta'sir qiluvchi boshqa jarayonlar va hodisalarning batafsil submodellarini ham o'z ichiga oladi.

Kirish

Zamonaviy iqlim nazariyasining asosiy muammosi antropogen ta'sirlar natijasida yuzaga keladigan iqlim o'zgarishlarini bashorat qilish muammosidir. Quyida muhokama qilinadigan iqlim tizimining o'ziga xos xususiyatlari tufayli bu muammoni tabiiy fanlarda qayta-qayta sinovdan o'tgan an'anaviy usullar bilan hal qilib bo'lmaydi. Aytish mumkinki, bu muammoni hal etishning asosiy uslubiy asosi hozirgi vaqtda atmosfera va okeanning umumiy aylanishining global modellariga asoslangan global iqlim modellaridan foydalangan holda iqlim tizimini raqamli modellashtirishdir. Tabiiyki, iqlim modellarini shakllantirish to'liq miqyosli eksperimentlarni o'tkazishni talab qiladi, ularning natijalarini tahlil qilish bizga iqlim tizimining dinamikasini aniqlaydigan aniq jismoniy jarayonlarning tobora aniqroq modellarini shakllantirish imkonini beradi. Biroq, bunday tajribalar asosiy muammoni hal qilmaydi - haqiqiy iqlim tizimining kichik tashqi ta'sirlarga nisbatan sezgirligini aniqlash.

Iqlim tizimi va iqlim

Iqlim harorat, namlik va atmosfera sirkulyatsiyasining odatiy rejimini yaratadigan ma'lum bir hudud uchun eng tez-tez takrorlanadigan ob-havo sharoitlarini bildiradi. Shu bilan birga, "tipik" bir avlod davomida deyarli o'zgarmagan xususiyatlarni anglatadi, ya'ni. taxminan 30-40 yil. Bu xususiyatlar nafaqat o'rtacha qiymatlarni, balki o'zgaruvchanlik ko'rsatkichlarini ham o'z ichiga oladi, masalan, harorat o'zgarishi amplitudasi. Bunday uzoq muddatli jarayonlar bilan shug'ullanayotganda, biron bir hududning iqlimini alohida ko'rib chiqish mumkin emas. Issiqlik almashinuvi va havo aylanishi tufayli butun sayyora uning shakllanishida ishtirok etadi. Shuning uchun, Yer sayyorasining iqlimi tushunchasidan foydalanish tabiiydir alohida mintaqalarning iqlim xususiyatlari muayyan vaziyatda umumiy naqshlarning sinishi. Demak, mahalliy iqlimdan tashkil topgan global iqlim emas, balki mahalliy iqlim global iqlim bilan belgilanadi. Va ob-havo, iqlim o'zgarishi emas, balki faqat atmosferada, balki boshqa geosferalarda ham sodir bo'ladigan hodisalar bilan belgilanadi. Atmosferaga nafaqat okean, o'simliklar, qor va muz qoplami, tuproq va boshqa inson faoliyati ta'sir qiladi. Demak, iqlim tizimi atmosferani, shuningdek, atmosferaga ta'sir qiluvchi va unga bog'liq bo'lgan geografik qobiqning boshqa elementlarining jarayonlari va xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Tashqi hodisalar, ichki hodisalardan farqli o'laroq, atmosferaga ta'sir qiladi, lekin unga bog'liq emas. Bu, masalan, kosmosdan keladigan radiatsiya.

Jismoniy ob'ekt sifatida iqlim tizimining xususiyatlari

Jismoniy ob'ekt sifatida iqlim tizimi bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega.

1. Tizimning asosiy komponentlari - atmosfera va okeanni geometrik pozitsiyadan yupqa plyonkalar deb hisoblash mumkin, chunki vertikal va gorizontal masshtabning nisbati 0,01 - 0,001 ga teng. Shunday qilib, tizim kvazi-ikki o'lchovli, ammo vertikal zichlikdagi tabaqalanish juda muhim va katta hajmdagi vertikal harakatlar baroklinik energiya o'zgarishlari uchun javobgardir. Energiya ahamiyatli jismoniy jarayonlarning xarakterli vaqt shkalalari 1 soatdan o'nlab va yuzlab yillargacha. Bularning barchasi shunday tizimni laboratoriya modellashtirish, yumshoq qilib aytganda, nihoyatda qiyin bo'lishiga olib keladi.

2. Iqlim tizimi bilan maqsadli jismoniy eksperiment o'tkazish mumkin emas. Darhaqiqat, biz iqlim tizimini, masalan, karbonat angidrid bilan pompalay olmaymiz va boshqa shartlarni teng ushlab, natijada natijani o'lchay olmaymiz.

3. Bizning ixtiyorimizda faqat qisqacha kuzatuv ma'lumotlari mavjud va hattoki iqlim tizimining alohida komponentlari haqida. Albatta, iqlim tizimining boshqa ko'plab muhim xususiyatlarini hisobga olish kerak, ammo yuqorida sanab o'tilganlar ham iqlim tizimini o'rganishning asosiy vositasi matematik modellashtirish degan xulosaga kelishimizga imkon beradi. Keyingi yillar tajribasi shuni ko'rsatadiki, iqlim nazariyasining asosiy natijalari global iqlim modellarini qurish va ulardan foydalanish asosida olingan.

Iqlim tizimining matematik modellari

Ushbu bo'limda biz zamonaviy iqlim modellarini qurish qanday asosiy tamoyillarga asoslanganligini qisqacha muhokama qilamiz. Zamonaviy iqlim modellari atmosfera va okeanning umumiy aylanishining zamonaviy modeliga asoslangan modellar bo'lib, ularning rivojlanishining markaziy yo'nalishi iqlimning shakllanishi bilan bog'liq bo'lgan barcha fizik jarayonlarning tobora aniqroq tavsifidir. Zamonaviy iqlim modellarini qurish bir qator tamoyillarga asoslanadi. Klassik muvozanat termodinamikasining tenglamalari mahalliy o'rinli deb hisoblanadi. Bundan tashqari, atmosfera va okean dinamikasini tavsiflash uchun siqilgan suyuqlik uchun Navier-Stokes tenglamalari haqiqiy deb taxmin qilinadi. Zamonaviy modellarda, asosan, hisoblash qobiliyatlari tufayli Reynolds tenglamalari - ma'lum fazoviy va vaqtinchalik shkalalar bo'yicha o'rtacha hisoblangan Navier-Stokes tenglamalari qo'llanilganligi sababli, ularni yopishning asosiy imkoniyati mavjud deb hisoblanadi. Yopish tartibi kichik tarmoq miqyosidagi jarayonlarning ta'sirini (o'rtacha shkaladan kichikroq masshtablar) keng ko'lamli jarayonlarning xarakteristikalari orqali ifodalanishini nazarda tutadi. Bu jarayonlarga quyidagilar kiradi:

1) nurlanishni uzatish (qisqa to'lqinli va uzun to'lqinli nurlanish);

2) namlikning fazali o'tishlari va mahalliy cho'kindilanish jarayoni;

3) konvektsiya;

4) chegara va ichki turbulent qatlamlar (bu qatlamlarning ayrim xususiyatlari aniq tasvirlangan);

5) kichik hajmdagi orografiya;

6) to'lqinning tortishish kuchi (kichik o'lchamdagi tortishish to'lqinlarining asosiy oqim bilan o'zaro ta'siri);

7) kichik hajmdagi dissipatsiya va diffuziya;

8) yerning faol qatlamidagi kichik hajmdagi jarayonlar.

Nihoyat, keng ko'lamli atmosfera va okean harakatlarini tavsiflash uchun gidrostatik yaqinlashish to'g'ri keladi: vertikal bosim gradienti tortishish bilan muvozanatlanadi. Bunday yaqinlashishni qo'llash qo'shimcha soddalashtirishlarni talab qiladi (Yerning doimiy radiusi, tezlikning vertikal komponenti bilan Koriolis kuchining tarkibiy qismlarini e'tiborsiz qoldirish), shuning uchun energiyaning saqlanish qonuni tenglamalar tizimida yo'q bo'lganda qondiriladi. energiya va tarqalishning tashqi manbalari. Atmosfera va okean gidrotermodinamikasi tenglamalari, tarmoq osti miqyosidagi jarayonlarning yopilishi va chegara sharoitlari.

I. Har qanday, qanchalik katta bo'lmasin, t vaqt oralig'ida global yechish qobiliyati teoremasi.

Afsuski, "to'g'ri" chegara shartlariga ega sferik koordinatalar tizimida hozirda bunday teorema mavjud emas, bu uch o'lchovli Navier-Stokes tenglamalari uchun bunday teoremalarning yo'qligining natijasi emas. Zamonaviy iqlim modellarining tenglamalari "2,5" o'lchamga ega, chunki harakatning to'liq uchinchi tenglamasi o'rniga gidrostatik tenglama qo'llaniladi.

II. Global attraktorning mavjudligi.

Bu bayonot S ning qat'iy musbat aniq operator bo'lishi sharti bilan isbotlangan:

(Ss ϕ) ≥ mk(s,s), m >0

Muammo shundaki, umumiy holatda buni yozib bo'lmaydi, chunki siqiladigan suyuqlik uchun uzluksizlik tenglamasi dissipativ emas.

III. Attraktor o'lchami.

Ushbu toifadagi modellar uchun attraktorlarning o'lchamlarini konstruktiv baholash juda qo'pol. Ular yuqori chegaralarni ifodalaydi, umuman olganda, oldingi bo'limda muhokama qilingan nazariya uchun mos kelmaydi.

UKRAYNA TA'LIM VA FAN VAZIRLIGI

ODESSA DAVLAT EKOLOGIYA UNIVERSITETI

OGECU talabalari ilmiy konferensiyasida

"Iqlim modellarini jismoniy usullar yordamida tahlil qilish"

Tayyorlangan osh qoshiq. VB-11

Smokova V.D.

Ilmiy rahbar: texnika fanlari doktori

Romanova R.I.

Odessa-2015

Adabiyotlar:

http://umeda.ru/concept_climate

http://www.inm.ras.ru/vtm/lection/direct2/direct2.pdf

Volodin E.M., Dianskiy N.A. Atmosfera-okean umumiy aylanish modelining karbonat angidrid miqdorini oshirishga munosabati.

Volodin E.M., Dianskiy N.A. 20-22-asrlardagi iqlim o'zgarishini atmosfera-okean umumiy aylanish modelidan foydalangan holda simulyatsiya qilish.

Gritsun A.S., Dymnikov V.P. Barotrop atmosferaning kichik tashqi ta'sirlarga javobi. Nazariya va raqamli tajribalar.

Dymnikov V.P., Likosov V.N., Volodin E.M., Galin V.Ya., Glazunov A.V., Gritsun A.S., Diansky N.A., Tolstyx M.A., Chavro A. .VA. Iqlim va uning o'zgarishini modellashtirish. – In: “Hisoblash matematikasi va matematik modellashtirishning zamonaviy muammolari”,