автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Моделирование и прогнозирование основных изменений климата и формирующих его факторов в новую эру

-? л * *

I 0 ;.:

■': /

На правах рукописи

МИКУШИНА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ФОРМИРУЮЩИХ ЕГО ФАКТОРОВ В НОВУЮ ЭРУ

Специальности

05.13.16 — применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (по отраслям наук)

11.00.09 — метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1997

Работа выполнена на кафедре математического моделирования Московского энергетического института (технического университета)

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор технических наук профессор В. В. Клименко

доктор физико-математических наук Н. С. Сидоренков

Ведущая организация

доктор технических наук профессор Г. Ф. Филаретов

Институт проблем экологии и эволюции РАН им. А. Н. Северцева

Защита состоится СьЯ^. 1997 г. в 16 час. 45 мин. в аудитории

ЬМна заседании диссертационного совета К.053.16.18 в Московском энергетическом институте (техническом университете). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ.

Автореферат разослан_

1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К.053.16.18

, '¿¿/¿11 * 'Полотнов М. М.

Актуальность темы. Человек в результате хозяйственной деятельности оказывает существенное влияние на климат. По некоторым прогнозам при сохранении действующих тенденций в потреблении органического топлива ожидаемое в ближайшие 20-30 лет глобальное потепление по своим масштабам и скорости может стать беспрецедентным в истории человеческой цивилизации. Если придерживаться антропоцентрической точки зрения, то прогнозы роста среднеглобальной температуры к концу следующего столетия приводят к угрожающим результатам. Согласно сценарию, разработанному в 1995 г. самой авторитетной международной организацией по климатическим изменениям (1РСС), наиболее вероятное повышение глобальной температуры к 2100 г. составит 2,4°С от уровня 1990 г. Столь существенный рост температуры вызывает обоснованную тревогу за устойчивость климатической системы. Мировое сообщество разрабатывает и принимает ряд мер по защите климата, понимая под этим, прежде всего, необходимость сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу. В марте 1994 г. вступила в действие Рамочная Конвенция ООН об изменении климата, предлагающая присоединившимся к ней странам ограничить эмиссию углекислого газа на уровне 1990 г. 4 ноября 1994 г. Государственная дума Российской Федерации эту Конвенцию ратифицировала.

Однако нужно понимать, что изменение климата обусловлено целым рядом причин, из которых антропогенная деятельность является всего лишь одним, хотя и очень важным фактором. Для того чтобы оценить степень его воздействия на климат, необходимо учитывать также и эволюцию естественных климатических факторов, к которым, в частности, относятся солнечная и вулканическая активность, автоколебания в системе атмосфера-океан (явление Эль-Ниньо), параметры орбиты Земли. Направление и характер изменений климата определяются тогда как поведение детерминированной составляющей глобальной температуры и могут быть выявлены на основе имеющегося в распоряжении эмпирического материала. Целесообразно при этом комбинировать статистические методы с теоретическими моделями, способными проследить во времени нестационарную реакцию климатической системы на внешний источник возмущений. Обращаясь к событиям прошлого, следует определить место установленных закономерностей в системе долговременных колебаний климата. Если имеется достаточная и подробная информация по истории климата, то долгопериодные тенденции могут быть оценены количественно. Таким образом, представляется возможность описать изменения климата в следующем столетии как результат сложной суперпозиции действующих в настоящее время закономерностей . развития

естественных и антропогенных факторов и долговременных (в масштабе тысячелетий) колебаний климата.

Цель работы

1. Моделирование и прогнозирование изменений концентрации СОг в атмосфере с учетом реальных тенденций в использовании ископаемого топлива и землепользовании.

2. Исследование степени антропогенного воздействия на климат на фоне естественных климатических изменений.

3. Реконструкция изменений солнечной активности и изучение ее связи с климатическими характеристиками.

4. Верификация и обобщение полученных результатов.

Научная новизна

1. Построена многокомпонентная модель углеродного цикла, позволившая описать обменные процессы с существенно разными характерными временами и выполнить базовый прогноз атмосферной концентрации СО2 с учетом реальных тенденций изменения потоков углерода.

2. Осуществлено объединение нестационарной энергобалансовой и регрессионной моделей для исследования детерминированных изменений среднеглобалыюи температуры под воздействием антропогенных и естественных факторов.

3. Выявлена устойчивая, действующая в масштабе тысячелетий тенденция изменения солнечной активности, непосредственно связанная с изменениями климата.

4. Восстановлена картина изменения температуры Северного полушария за последние два тысячелетия и описаны количественно долговременные тенденции изменения естественного климата.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались численные методы решения нелинейных систем дифференциальных уравнений, а также методы теории случайных процессов, регрессионного анализа и непараметрического оценивания.

Практическая значимость. Осуществленная на базе представленных в работе моделей компьютерная реализация экспертной системы прогнозирования глобальных и региональных изменений климата полностью подготовлена для поддержки принятия решений при разработке национальной энергетической и экологической политики. Экспертная система успешно опробована при выполнении договора между МЭИ и администрацией Амурской области РФ по прогнозированию регионального климата Российского Дальнего Востока.

Представленные в диссертации результаты используются в научно-исследовательских работах при создании системы экологического мониторинга, а также при подготовке и переподготовке специалистов, работающих в области прогнозирования экологической ситуации и климата на кафедре инженерной экологии МЭИ.

Часть работы выполнена в рамках гранта N 1753-300224 "Energy-climate interaction in Russia and other CIS countries" Государственного департамента США.

Апробация. Материалы диссертации докладывались на научных семинарах по дифференциальным уравнениям кафедры математического моделирования МЭИ, в Московском географическом обществе, а также на следующих конференциях:

1. "Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики" (Москва, Россия, октябрь 1995).

2. "Альтернативная энергетика и проблемы экологии" (Кемер, Турция, ноябрь 1995).

3. 6-я Международная энергетическая конференция (Пекин, Китай, июнь 1996).

Публикации.Основные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.

Содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы и дается краткий обзор содержания диссертации.

Первая глава представляет усовершенствованную модель углеродного цикла, которая предназначена для предсказания концентрации углекислого газа в атмосфере и изучения его источников и стоков. Для возможно более точного восстановления атмосферной концентрации СОг за достаточно продолжительный промежуток времени были использованы данные ледниковых реконструкций (6 источников информации), а также ряд среднегодовых значений по данным станции Мауна-Лоа (1958-1995 гг.). К 1800 г. можно отнести начало существенного роста концентрации от довольно стабильных значений, что связано с резким увеличением биотического, а затем и промышленного выброса углерода в атмосферу. Атмосферный резервуар находится во взаимодействии с другими резервуарами углерода: океаном и биосферой, причем естественные потоки во много раз превышают антропогенную эмиссию. Большое значение при количественном описании перераспределения уг-

лерода между резервуарами имеет многокомпонентность модели и включение обратных связей, характеризующих углеродный обмен.

В боксово-диффузионной модели, построенной на основе известной модели Бернской группы, океан представлен в виде поверхностного (однородного) слоя и глубинных слоев, в которых углерод распространяется в соответствии с одномерным уравнением диффузии. В ней учитывается также выход холодных глубинных вод на поверхность в области высоких широт, где осуществляется более интенсивный углеродный обмен с атмосферой. Бернская модель, однако, не содержит компонентов, описывающих процессы взаимодействия атмосферы и биосферы, что является серьезным препятствием на пути правильного прогнозирования. Наиболее важными резервуарами углерода на поверхности суши являются почвенный гумус и растительность, особенно леса. На процесс природного обмена атмосферного СО: с биосферой накладывается антропогенный выброс, связанный с интенсивной вырубкой лесов и их последующим сжиганием. В данной работе разработан пятикомпонент-ный биосферный блок (рис. 1), динамика углеродного обмена в котором описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями балансового типа, образующими подсистему модели. Ее выходной параметр Оь имеет важное значение для корректного воспроизведения и предсказания изменений атмосферной концентрации С02.

Атмосфера

587

Слой

перемешивания

61,2

626

18,5

37,0

55,5

Глубокий океан

32598

XV

37,2 37,0 > 18,5

« ь 72,1

17,3 ■ 18,3 •

«- Н 513

1,0 1 1.0 г

Г , 5 521

Биосфера

Рис. 1. Модель глобального углеродного цикла. Резервуары биосферного блока: \Л/— долгоживущая биота, в — корот-коживущая биота, — подстилка, Н — гумус, Э — устойчивые соединения углерода в почве, ы—поток за счет лесов. Содержание углерода в резервуарах (Гт С) и потоки (Гт С/год) соответствуют доиндустриаль-ному состоянию (середина XVIII в.)

Система обозначений и основные уравнения представляемой модели выглядят следующим образом: пусть V — изменение содержания углерода N относительно доиндустриального уровня N° (в атмосфере — уа(1), слое перемешивания — ут(0, глубоком океане — vd(t,z)) 0< г <Ь<1, Ь>0), тогда для баланса углерода в резервуарах можно записать

^ = 0».+ Оь +к « у _ „) + к (я у. - V,),

1. .то то ап\ 5Щ т а/ аа^"э<| «1 а"

(И Ыа N.

1 / г ч 1 ТГ^Ч,

ОТ 171

(1)

1=0 соответствует доиндустриальному состоянию и характеризуется стационарным распределением углерода. Начальные условия:

^(0) =^„(0)^1^=0. (2)

Для уравнения диффузии заданы граничные условия:

5У,

V, = V.

61,=Г

2=0

&

= 0. (3)

Здесь

кал), кта, каа, кла — постоянные коэффициенты, — буфер-

ные коэффициенты, К — коэффициент диффузии в глубоком океане,

= > — индустриальный поток углерода в атмосферу,

о

С>ь(1:) — нетто - поток углерода из биосферы в атмосферу, для стационарного состояния потоки принимаются равными 0. Изменение содержания углерода ЭД в резервуарах биотического блока рассчитывается в соответствии с системой:

~7— ~ ЬА\У " ---

<" W

нс

~аГ = АО ~ ' о

= (4)

си

¿Нн Р Нн

~лГ ~ ш - —- > Л тн

~тг - ^ге ~ т~ + Рте _ Р5ои > си т3

где т, — характерное время оборота углерода в резервуаре Ру — поток из резервуара I в резервуар ^ Р — поток углерода из резервуара V/, учи-

тывающий как сведение, так и восстановление лесов, а также изменение биопродуктивности с ростом СО2. Нетто - поток углерода из биосферы в атмосферу есть

Qb = Fla + Fha + Fs A - Fa w - fao + Ffor + F^u • (5)

Базовый сценарий изменения площадей лесов до 2200 г. был выполнен в соответствии со стратегическими планами ООН. Предполагается, что тенденция к сведению тропических лесов будет постепенно остановлена, а затем после 2030 г. начнется их восстановление примерно до уровня 1990 г., в то же время скорость роста умеренных лесов останется приблизительно равной современной. Базовый прогноз потока СОг из индустриальных источников Qa исходит из исторических законов развития энергетики и не предусматривает специальных мер по ограничению эмиссии С.О2. В нем учитывается явная тенденция к стабилизации потребления энергии на душу населения в мире при переходе стран в постиндустриальную стадию развития, а, следовательно, предполагается естественное замедление темпов роста эмиссии углерода в атмосферу.

Настройка и проверка модели осуществляется по данным о распределении между резервуарами радиоактивного изотопа 14С, система аналогичных уравнений для |4С решается одновременно с системой для 12С. Данная модель хорошо описывает процессы с существенно разными характерными временами, и это позволяет рассчитывать на успешное прогнозирование атмосферной концентрации СОг. Необходимо отметить, что Бернская модель в этом смысле являлась некорректной, так как для описания процесса с каждым из изотопов углерода значения коэффициентов ку и К настраивались отдельно.

Прогноз атмосферной концентрации СО2 до 2200 г., выполненный с помощью усовершенствованной модели углеродного цикла на основе базового сценария антропогенных потоков из индустриальных и биотических источников, представлен на рис. 2. В результате сложения многих естественных и антропогенных факторов (возрастание фиксации углерода континентальной биотой, увеличение интенсивности стока углерода в океан, уменьшение использования ископаемого органического топлива) темпы нарастания концентрации СО2 должны снизиться от нынешних 0,4 до 0,07% в год к концу следующего столетия. В начале XXII столетия рост концентрации СОг сменится ее медленным снижением. При этом для кумулятивной антропогенной эмиссии СО2 с 1991 г. по 2100 г. было получено значение 705 Гт С, что довольно близко к значению, соответствующему профилю стабилизации концентрации СОг на уровне 450 млн"1 (данные IPCC). Таким образом, можно говорить о сопоставимости нашей модели с наиболее продвинутой версией IPCC. Следует от-

Р., млн"'

450

400

'[1] ■И .[3] .[4]

• га •га

.[7]

350

300

250

1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200

Рис. 2. Атмосферная концентрация С02, полученная с использованием модели углеродного цикла, и экспериментальные данные

метить, однако, и принципиальное различие в полученных результатах, заключающееся в том, что сравнение производится между результатом моделирования с учетом реальных тенденций развития энергетики и землепользования, с одной стороны, и формальным значением, определяющим один из задаваемых уровней стабилизации концентрации СОг, с другой стороны. Полученные в данной работе результаты позволяют утверждать, что удержание максимальной концентрации СО2 в пределах 460 млн-' не потребует сверхъестественных усилий — это есть прямое следствие осуществления базового варианта изменения антропогенных потоков СОг в атмосферу, вытекающего из анализа исторических тенденций.

Еще одйим фактором, несомненно, оказывающим влияние на климат Земли, является солнечная активность. Вторая глава содержит статистические модели, с помощью которых осуществляются реконструкции и прогноз солнечной активности. Как известно, процессы, происходящие на Солнце, имеют ярко выраженный циклический характер, наиболее мощной является квази-одиннадцатилетняя периодичность, которая носит название циклов Швабе. Максимальные значения чисел Вольфа для каждого цикла Швабе (максимальные числа Вольфа Яшах) непосредственно связаны с величиной солнечной постоянной, оказывающей прямое влияние на климат.

В предположении стационарности ряда 11тах постулируется гармоническая модель

п

где R¡(x) = A¡ cos2лхД + В( sin2jtx/T¡ — i-я гармоническая составляющая

с периодом Ti, выраженным в циклах Швабе, и амплитудой

■^A¡2 +В;2, i = 1,2,..,п; С — константа; {е(х)} — случайная составляющая

с независимыми значениями и нулевым средним. Значения Rmax образуют существенный возрастающий тренд в последние 300 лет, в силу (6) этот тренд является суперпозицией колебаний, периоды которых превышают интервал прямых детальных наблюдений (с 1749 г.). Таким образом, задача построения тригонометрического тренда (6) ряда Rmax распадается на две части:

1) нахождение долгопериодного тренда;

2) исследование имеющегося ряда Rmax за вычетом этого тренда.

Необходимая информация, отражающая поведение Rmax на достаточно продолжительном временном интервале, была получена из разных источников (данные по 14С, 10Ве, полярным сияниям). По целому ряду причин прежде всего отдается предпочтение продукции радиоактивного изотопа углерода 14С в атмосфере как наиболее надежному индикатору солнечной активности. Для вычисления продукции радиоуглерода использовалась вторая система уравнений из модели углеродного цикла. Выбор стартового года модели для этого варианта расчетов обусловлен необходимостью использования однородных данных по 14С. Если R¡ — это относительная концентрация |4С в i-том резервуаре (атмосфере (а), слое перемешивания (ш) и глубоком океане (d)), v¡ — относительное изменение концентрации СОг в i-том резервуаре, a 14Qm — продукция радиоуглерода, то уравнение атмосферного баланса 14С выглядит следующим образом:

+ vj)=14Qra / Ыщ, + kam(Rm(l + ¡imvm) - Ra(l + vj) +

kad (Rd(l + Vd) - Ra(l + vj) + кЛ (R„ - Ra) - ma(l + va), t > 0,

где X — постоянная радиоактивного распада 14С, kab — обменный коэффициент, t=0 соответствует 2500 г. до н. э. Значения Ra(t) получены из данных по содержанию 14С в кольцах долгоживущнх деревьев. Необходимо заметить, что в расчетах используются данные по ,4С только до 1880 года, не испытавшие влияния Зюсс-эффекта, то есть эффекта уменьшения доли |4СС>2 в атмосфере из-за возрастающего потребления ископаемого топлива, которое не содержит 14С. Пусть r=R -R°, г =R -R°, г. =Rj-R° —отклонения от начальных

а а а'ш m m ' а а а

равновесных значений. Если va, га близки к 0, то продукция радиоуглерода l4Qm может быть получена путем решения обратной к (7) задачи, при-

чем для вычисления производной —- следует воспользоваться уравне-

(11

нием баланса С-Ог в атмосфере.

На следующем этапе на базе вновь полученных данных по атмосферной продукции радиоуглерода была построена реконструкция максимальных чисел Вольфа. При этом использовался метод инструментальной переменной, в качестве которой выбирались данные по полярным сияниям, характеризующие изменение солнечной активности. На рнс. 3 показаны оценки спектральной плотности полученных рядов реконструкции Игаах и продукции 14<3т, выполненные по методу максимальной энтропии. Долгопериодный тренд, представленный суперпозицией двух старших гармоник, был затем вычтен из соответствующих значений 11шах- Оценка спектральной плотности остатков как наиболее мощную определяет примерно 200-летнюю периодичность, устойчивость которой подтверждается характерными для деятельности Солнца минимумами солнечной активности, наступающими в нечетные столетня.

Тригонометрический тренд для ряда Ити (рис. 4) представляет прогноз изменения максимальных чисел Вольфа, основные характеристики тренда приведены в табл. 1. Полученные результаты указывают на быстрое снижение после 2000 г. исключительно высокого уровня солнечной активности, обусловленное как долговременными тенденциями, так и ко-роткопериодными колебаниями. Наложение 200-летней периодичности на долгопериодный тренд обеспечивает экстремально высокие значения чисел Вольфа в XX столетни и наступление нового минимума в XXI столетии.

Рис. 3. MEM оценки спектральной плотности ряда (1) и ряда мО„ (2). Рядом с частотными пиками указана продолжительность в годах соответствующих периодов.

Рис. 4. Тренд (1) для ряда Ятах (2) и его долгопериодная составляющая (3)

Таблица 1. Основные характеристики тренда ряда Я,

Периоды в годах Периоды в циклах А, В, Амплитуда

1061 96,6 3,6 14,5 14,9

370 33,7 -14,5 0,7 14,6

210 19,1 7,6 33,3 40,9

119 10,8 13,9 -6,7 15,4

72 6,6 -12,1 2,5 12,3

54 4,9 -5,3 -16,8 17,6

Регрессионно-аналитическая модель климата (РАМК), представленная в третьей главе, устанавливает связь климатообразующих факторов с изменениями среднеглобальной температуры и строит ее прогноз на ближайшее столетие. Здесь исследуются детерминированные компоненты изменения приземной температуры воздуха, которые проявляются на случайном фоне под действием внешних факторов. Модель является объединением энергобалансовой и регрессионной моделей и может служить мощным инструментом прогнозирования изменений климата. Прежде всего следует выделить основные факторы, которые вызывают изменения климата во временном диапазоне порядка 102-103 лет:

1) концентрации парниковых газов и тропосферный сульфатный аэрозоль;

2) солнечная активность;

3) вулканическая активность;

4) автоколебания в системе атмосфера-океан;

5) параметры земной орбиты.

Каждое из этих возмущений (кроме двух последних) было выражено в единицах радиационного форсинга <3, то есть изменения по сравнению с некоторым начальным уровнем плотности теплового потока на верхней границе тропосферы. Радиационный форсинг парникового газа рассчитывался в соответствии с моделью Кейла-Диккенсона, а затем был оценен суммарный антропогенный форсинг парниковых газов и аэрозолей. Модельные солнечный и вулканический форсинги предполагались определенными с точностью до постоянных множителей (табл. 2).

Таблица 2. Климатообразующие факторы и характеризующие их переменные

Климатообразующие факторы Переменные, отражающие влияние климатообразующих факторов

Атмосферные концентрации парниковых газов, содержание сульфатного аэрозоля в тропосфере ri—суммарный форсинг парниковых газов и тропосферного сульфатного аэрозоля

Солнечная активность г2—максимальные числа Вольфа

Вулканическая активность Гз—индекс кислотности AI* или / г\°.«' смитсонианскии индекс ISVI. 1

Автоколебания в системе атмосфера-океан г,—индекс SOI

Параметры гелиоцентрической орбиты Земли линейный тренд долгопериодного изменения температуры в позднем голоцене (последние 5 тыс. лет)

Для наших целей необходимо проследить развитие во времени глобального температурного отклика в условиях воздействия внешнего форсинга. Это было сделано с помощью нестационарной энергобалансовой модели, подробно исследованной Харви и Шнайдером. Модель состоит из набора термически взаимодействующих резервуаров — атмосферы, эквивалентного слоя перемешивания и глубокого океана, которые нагреваются солнечной радиацией и охлаждаются длинноволновым излучением в пространство. Поведение этой системы описывается сопряженными уравнениями, включающими обратные связи в системе атмосфера-климат. Для атмосферного резервуара имеем:

Ra^L = q; +Lf-L!-L0ut+H+LE, t>0,

(В)

где Та — температура атмосферы, 11а — теплоемкость столба атмосферы, Оа —солнечное излучение, поглощенное атмосферой, ьТ — тепловое излучение атмосферы с нижней границы, —тепловое излучение поверхности в атмосферу, Н и ЬЕ — потоки явного и латентного тепла, соответственно. Тепловое излучение верхней границы атмосферы в пространство Ь0щ учитывает изменение радиационного форсинга <3, а также чувствительность атмосферы к изменению энергетического баланса. Получаемые при этом результаты носят предварительный характер, так как значение основного параметра модели — равновесной чувствительности на удвоение концентрации СОг — по разным оценкам находится в широком диапазоне. Кроме того, серьезным затруднением является неопределенность относительного вклада каждого из антропогенных и естественных климатических возмущений в общий радиационный форсинг.

В настоящей работе предложен метод, который состоит в комбинировании статистического подхода с расчетами на энергобалансовой модели. Влияние орбитальных параметров было предварительно исключено из ряда глобальной температуры. Связь глобальной температуры с температурными характеристиками остальных климатических факторов устанавливалась с помощью линейной регрессионной модели:

5

где Т =

Т = ]Гр;*+£, (9)

i=l

— глобальные температурные аномалии по Джонсу и др.

/ л *h

, i=l,...,3 —

(1854-1993 гг.) без орбитального тренда, m=140. X, =

температурные отклики, соответствующие изменению форсингов Qi основных климатообразующих факторов: антропогенного (Anthr), солнечного (Solar), вулканического (Volc). X¡ представляет собой компонент Та решения основной системы энергобалансовых уравнений для

/ л

Х|4

заданного возмущения Qi атмосферного баланса (8). Х4 =

индекс Южного колебания (БО!). Х5 =

Ш

— единичный вектор, вве-

денный для определения константы; е — вектор случайных ошибок с независимыми значениями и нулевыми средними. Полученные результаты

р = (Р1,Р2,Р3,Р4,Р5) позволяют рассчитать чувствительность климатической системы к удвоению СО2, а также определить относительный вклад каждого климатического фактора в глобальный температурный сигнал. Анализ результатов позволяет заключить, что они не противоречат представлениям о влиянии перечисленных факторов на климат, сложившимся в рамках специальных наук.

НК-оценка

(10)

может быть использована для экстраполяции глобальной температуры при наличии прогнозных оценок для X]. Гипотетические значения X; рассчитывались с использованием, в частности, прогнозов атмосферной концентрации СОг и максимальных чисел Вольфа.

На рис. 5 представлены данные по изменению среднеглобалыюй температуры вместе с ее оценкой 8 , которая детально воспроизводит ход температуры последних полутора столетий. Ее экстраполяция не дает

Температурные аномалш,0 С

1850

1900

1950

2000

2050

2100

Рис. 5. Данные Джонса изменения среднегпобальной температуры в 1854-1993 гг.(1), оценка РАМК (2) и базовый прогноз до 2100 г. (3) (все относительно нормы 1951-80 гг.).

оснований для катастрофических климатических прогнозов. Как видно из рисунка, наиболее вероятное повышение среднеглобальной температуры к 2100 г. составит ~1,5°С по отношению к климатической норме 195180 гг. или ~1,2°С относительно уровня 1990 г. Для сравнения: согласно сценарию 1892а (данные 1РСС), который учитывает форсинги парниковых газов и аэрозолей и предполагает наилучшую оценку климатической чувствительности, к 2100 г. ожидается повышение температуры на 2,4°С от уровня 1990 г. Такое расхождение объясняется включением в регрессионную модель температурных характеристик естественных климатических факторов. Все естественные факторы, действуя в ближайшее столетие в сторону похолодания, будут уменьшать антропогенно обусловленное потепление. Ожидаемое в соответствии с полученными в данной работе результатами повышение температуры будет лежать в пределах аномалий, которые наблюдались в течение последних нескольких тысяч лет.

Четвертая глава является обобщением и верификацией регрессионно-аналитической модели климата на основе уникального материала по истории климата и формирующих его факторов. Область применения модели была расширена до согласованных полушарных вариантов. Полученные результаты свидетельствуют, в частности, о том, что климат Северного полушария во всех случаях оказывается более чувствительным к изменению климатических факторов, чем климат Южного. Табл. 3 демонстрирует значения глобальных и полушарных коэффициентов чувствительности, которые представляют собой линейные части температурных изменений, соответствующих единичным изменениям индексов этих факторов.

Таблица 3. Коэффициенты чувствительности для сопряженной РАМ К

Глобус

к*»«,. км» кул. кмга Сог^

А1? 0,45 0,0013 -0,0011 -0,083 -0,32

БУ!. 0,44 0,0013 -0,0008 -0,081 -0,31

Северное полушарие

к* к" К Ял!» к* к" Сог^

А12 0,53 0,0024 -0,0017 -0,088 -0,28

вУ!? 0,52 0,0025 -0,0011 -0,083 -0,27

Южное полушарие

к5 к5 к5 Сог^

А18с 0,36 0,0002 -0,0006 -0,078 -0,36

ЭУ!? 0,36 0,0002 -0,0006 -0,079 -0,36

Следующим шагом является сопоставление результатов, полученных на основе развиваемых в настоящей работе представлений, с рядами климатических данных, по крайней мере, на порядок превышающими по своей протяженности период современных инструментальных наблюдений (1854-1993 гг.). С использованием всех имеющихся в настоящее время температурных реконструкций для Северного полушария был подготовлен согласованный архив данных за два последние тысячелетия. Затем

для него на интервале 1-1993 гг. была вычислена НК-оценка температуры 5 3

^p,NX,N(T) + ^ Aj cos(—т + ф,) + С,т + С2, т = 1,2,..,1993. (1 1)

Здесь первое слагаемое представляет собой полушарный вариант (10) с известными коэффициентами (табл. 3), вычисленными на интервале надежных инструментальных наблюдений (1854-1993 гг.) при условии, что анализ чувствительности температуры проводится одновременно для обоих полушарий. Второе слагаемое есть суперпозиция тысячелетних циклов, периоды которых (2567, 1123, 821 лет) были найдены с помощью пошагового применения метода максимальной энтропии на относительно стабильном участке голоценового температурного ряда за последние 4 тыс. лет (данные Клименко и др.). Температурная оценка (11) показала хорошее согласование результатов расчетов с данными наблюдений и реконструкций: модель прекрасно описывает не только все основные климатические события последних двух тысячелетий (оптимумы римского времени и эпохи викингов, похолодания Ш-VI вв. и малый ледниковый период), но и события второго порядка значимости, тем не менее, четко зафиксированные в исторических, гляциологических и дендрохронологи-ческих наблюдениях — похолодание в середине средневекового оптимума (XI в.), потепления середины XVI и конца XVHI вв. и др. (рис. 6).

Полученные результаты позволяют заключить, что при наличии необходимой подробной и достоверной информации по основным клима-тообразующим факторам применение РАМК в масштабе двух тысячелетий оправдано и имеет решающее значение для восстановления картины изменения климата Северного полушария. Современное потепление происходит на фоне явной тысячелетней тенденции к похолоданию и обусловлено в значительной мере короткопериодными, в первую очередь, антропогенными, факторами. Вклад долговременной тенденции в современные изменения климата является весьма существенным, и его необходимо учитывать при построении корректных температурных прогнозов.

Температурные аномалии, °С

Рис. 6. История изменения температуры Северного полушария (1) относительно нормы 1951-80 гг. и результаты расчетов на РАМК(2)

В заключении содержатся следующие выводы:

1. Построена усовершенствованная модель углеродного цикла, включающая пятикомпонентный биосферный блок. Модель позволяет хорошо описывать процессы, имеющие существенно разные характерные времена: доиндустриальное распределение 14С, распределение бомбового 14С, распределение антропогенного |2С.

2. Учет в модели реакции биосферы на предстоящий рост температуры и содержания СОг в атмосфере при условии осуществления базового сценария изменений потоков углерода за счет лесов и землепользования приводит к превращению биосферы после 2000 года из источника в сток углерода. Это существенно уменьшит вызываемое увеличением антропогенной эмиссии углерода нарастание атмосферной концентрации СОг в последующее столетие.

3. Корректная экстраполяция исторических тенденций в использовании органического топлива и соответствующей эволюции эмиссии углерода в атмосферу позволяют заключить, что удвоение доиндустри-альной концентрации СОг (277 млн"1) невозможно ни в XXI, ни в XXII столетии. В результате ослабления индустриального источника СО2, а также изменения углеродного обмена атмосферы с биосферой и океаном в XXI столетии должно начаться постепенное снижение скорости накопления СОг в атмосфере, а в середине XXII столетия медленное снижение концентрации СОг.

4. На основе ряда по продукции радиоуглерода осуществлена реконструкция максимальных чисел Вольфа с начала первого тысячелетия. Анализ реконструкции максимальных чисел Вольфа позволил выявить действующую в масштабе тысячелетий тенденцию изменения солнечной активности. По нашим расчетам ближайший максимум медленно изменяющейся составляющей в данных по числам Вольфа приходится на середину XX столетия, после чего в течение следующего столетия последует ее убывание.

5. На основе тригонометрического тренда и долговременной тенденции с использованием гипотетических дат наступления минимумов построен прогноз изменения максимальных чисел Вольфа. В XXI столетии ожидается наступление нового минимума солнечной активности и снижение солнечной постоянной на несколько десятых долей процента.

6. Построена регрессионно-аналитическая модель климата, которая представляет собой объединение регрессионной и нестационарной энергобалансовой моделей. Анализ изменений климата в эпоху наиболее надежных геофизических и инструментальных метеорологических наблюдений (1854-1993) указывает на то, что чувствительность климатической системы к удвоению С02 составляет около 2°С, что

лежит в нижней части диапазона (1,5-5,5)°С, предсказываемого моделями общей циркуляции.

7. Антропогенно обусловленное повышение температуры происходит на фойе ясно выраженной тенденции естественного климата к похолоданию. В результате максимальное повышение температуры вследствие антропогенной деятельности, которое произойдет в конце XXI столетия, не превысит 1,2°С от уровня 1990 г., что примерно соответствует диапазону естественной изменчивости климата в вековом масштабе времени.

8. С. помощью регрессионно-аналитической модели климата восстановлена картина изменения температуры Северного полушария за два последние тысячелетия и описаны количественно долговременные тенденции изменения естественного климата.

В приложении приводится симметричная неявная разностная схема аппроксимации уравнения диффузии и потоков на границе для решения системы уравнений баланса СО2 из модели глобального углеродного цикла.

Публикации по теме диссертации

1. Клименко В. В., Федоров М. В., Андрейченко Т. Н., Мнкушина О. В. Климат на рубеже тысячелетий // Вестник МЭИ. — 1994. — N 3. — С. 103-108.

2. Довгалкж В. В., Клименко В. В., Микушина О. В. Чувствительность сезонов и прогноз изменения климата российского Дальнего Востока под влиянием антропогенных и естественных факторов // Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики: Тез. докл. Второй межд. конф. 3-5 октября 1995 г. — М, МЭИ, 1995, —С. 3-6.

3. Клименко В. В., Микушина О. В. Почему не надо ограничивать эмиссию углекислого газа // Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики: Тез. докл. Второй межд. конф. 3-5 октября 1995 г. — М, МЭИ, 1995. — С. 9-13.

4. Клименко А. В., Клименко В. В., Микушина О. В. Региональные изменения средней температуры в 21 столетии // Альтернативная энергетика и проблемы экологии: Тез. докл. конф. 21-28 ноября 1995 г., Турция, г. Кемер. — М., 1995. — С. 33-34.

5. Клименко А. В., Клименко В. В., Мнкушина О. В. Энергия, климат, биосфера - что происходит с глобальной температурой? // Альтернативная энергетика и проблемы экологии: Тез. докл. конф. 2128 ноября 1995 г., Турция, г. Кемер. — М., 1995. — С. 35-36.

6. Клименко В. В., Микушина О. В. Сниженные оценки глобального потепления / International Coal Letter. — 1995. — Vol. 17, N 12. — P. 7-8. (на английском языке).

7. Клименко В. В., Микушина О. В. Сниженные оценки глобального потепления / Proc. of the 6th International Energy Conference Energex'96. — Beijing, China, 1996. — P. 570-573. (на английском языке).

8. Энергия, природа и климат / Клименко В. В., Клименко А. В., Андрейченко Т. Н., Довгалкж В. В., Микушина О. В., ТерешинА. Г., Федоров М. В. — М., МЭИ,1997. — 215 с.

Печ. л. / ZS_Тираж ЮО Заказ .ßl

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.

ВВЕДЕНИЕ

1. МОДЕЛЬ УГЛЕРОДНОГО ЦИКЛА ЗЕМЛИ

1.1 Изменение атмосферной концентрации С02 в Х\/1-ХХ столетиях

1.2 Основные предположения и обозначения.

1.3 Атмосфера и океан

1.4 Биосфера

1.5 Настройка модели

1.6 Результаты

2. ИСТОРИЯ И ПРОГНОЗ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

2.1 Изменение солнечной активности в ХУ\-ХХ столетиях

2.2 Индикаторы солнечной активности

2.3 Реконструкция продукции радиоуглерода по данным Д14С

2.4 Реконструкция солнечных максимумов по радиоуглеродным данным

2.5 Долгопериодный тренд для ряда Ктах

2.6 Периодические колебания в современных солнечных данных

3. РЕГРЕССИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КЛИМАТА

3.1 Основные антропогенные и естественные факторы и их влияние на глобальную температуру поверхностного слоя воздуха

3.2 Энергобалансовая климатическая модель

3.3 Регрессионно-аналитическая модель

3.4 Результаты

4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕГРЕССИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

КЛИМАТА

4.1 Анализ современных температурных данных Северного и Южного полушарий

4.2 Восстановление ряда температур Северного полушария

4.3 Описание температурного ряда Северного полушария в 1-ХХ столетиях с помощью полушарной модели

Человек в результате хозяйственной деятельности оказывает существенное влияние на климат. По некоторым прогнозам при сохранении действующих тенденций в потреблении органического топлива ожидаемое в ближайшие 20-30 лет глобальное потепление по своим масштабам и скорости может стать беспрецедентным в истории человеческой цивилизации. Если придерживаться антропоцентрической точки зрения, то прогнозы роста сред-неглобальной температуры к концу следующего столетия приводят к угрожающим результатам. Согласно сценарию, выполненному в 1995 г. самой авторитетной международной организацией по климатическим изменениям (1РСС), наиболее вероятное повышение глобальной температуры к 2100 г. составит 2,4°С от уровня 1990 г. Столь существенный рост температуры вызывает обоснованную тревогу за устойчивость климатической системы. Мировое сообщество разрабатывает и принимает ряд мер по защите климата, понимая под этим, прежде всего, необходимость сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу. В марте 1994 г. вступила в действие Рамочная Конвенция ООН об изменении климата, предлагающая присоединившимся к ней странам ограничить эмиссию углекислого газа на уровне 1990 г. 4 ноября 1994 г. Государственная дума Российской Федерации эту Конвенцию ратифицировала.

Однако нужно понимать, что изменение климата обусловлено целым рядом причин, из которых антропогенная деятельность является всего лишь одним, хотя и очень важным фактором. Для того чтобы оценить степень его воздействия на климат, необходимо учитывать также и эволюцию естественных климатических факторов, к которым, в частности, относятся солнечная и вулканическая активность, автоколебания в системе атмосфера-океан (явление Эль-Ниньо), параметры орбиты Земли. Направление и характер изменений климата определяются тогда как поведение детерминированной составляющей и могут быть выявлены на основе имеющегося в распоряжении эмпирического материала. Целесообразно при этом комбинировать статистические методы с теоретическими моделями, способными проследить во времени нестационарную реакцию климатической системы на внешний источник возмущений. Обращаясь к событиям прошлого, следует определить место установленных закономерностей в системе долговременных колебаний климата. Если имеется достаточная и подробная информация по истории климата, то эти долгопериодные тенденции могут быть оценены количественно. Таким образом, представляется возможность описать изменения климата в следующем столетии как результат сложной суперпозиции действующих в настоящее время закономерностей развития естественных и антропогенных факторов и долговременных (в масштабе тысячелетий) колебаний климата.

В данной работе представлен набор инструментов, с помощью которых осуществляется моделирование и прогнозирование основных изменений климата и формирующих его факторов. Первая глава — усовершенствованная модель углеродного цикла, которая предназначена для предсказания атмосферной концентрации углекислого газа, а также анализа его источников и стоков. Вторая глава содержит статистические модели, осуществляющие реконструкцию и прогноз солнечной активности. Регрессионно-аналитическая модель климата, представленная в третьей главе, устанавливает связь климатообразующих факторов с изменениями среднегло-бальной температуры и строит ее прогноз на ближайшее столетие. Модели содержат большое число связей и параметров, физические процессы в них описываются, в основном, с помощью уравнений балансового типа. Четвертая глава является обобщением и верификацией регрессионно-аналитической модели климата на основе уникального материала по истории климата и формирующих его факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе построен комплекс моделей, позволяющих исследовать и прогнозировать основные изменения климата и формирующих его факторов, таких как атмосферная концентрация С02 и солнечная активность. Основные выводы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Построена усовершенствованная модель углеродного цикла, включающая пятикомпонентный биосферный блок. Модель позволяет хорошо описывать процессы, имеющие существенно разные характерные времена: доиндустриальное распределение 14С, распределение бомбового 14С, распределение антропогенного 12С.

2. Учет в модели реакции биосферы на предстоящий рост температуры и содержания С02 в атмосфере при условии осуществления базового сценария изменения потоков углерода в атмосферу за счет лесов и землепользования приводит к превращению биосферы после 2000 года из источника в сток углерода. Это существенно уменьшит вызываемое увеличением антропогенной эмиссии углерода нарастание атмосферной концентрации С02 в последующее столетие.

3. Корректная экстраполяция исторических тенденций в использовании органического топлива и соответствующей эволюции эмиссии углерода в атмосферу позволяют заключить, что удвоение доиндустриальной концентрации С02 (277 млн 1) невозможно ни в XXI, ни в XXII столетии. В результате ослабления индустриального источника С02, а также изменения углеродного обмена атмосферы с биосферой и океаном в XXI столетии должно начаться постепенное снижение скорости накопления диоксида углерода в атмосфере, а в середине XXII столетия рост концентрации С02 сменится ее медленным снижением.

4. С помощью усовершенствованной модели углеродного цикла получены ряды атмосферной продукции радиоуглерода за два последние тысячелетия — наиболее надежного индикатора солнечной активности в этот период. На общем временном интервале (1500-1880 гг.) новые результаты хорошо согласуются с данными по числам Вольфа.

5. На основе ряда по продукции радиоуглерода осуществлена реконструкция максимальных чисел Вольфа с начала первого тысячелетия. Учет в модели изменений концентрации С02 привел к более высоким значениям восстановленных чисел Вольфа в период средневекового оптимума.

6. Анализ реконструкции максимальных чисел Вольфа позволил выявить действующую в масштабе тысячелетий тенденцию изменения солнечной активности. По нашим расчетам ближайший максимум медленно изменяющейся составляющей в данных по числам Вольфа приходится на середину XX столетия, после чего в течение следующего столетия последует ее убывание.

7. На основе тригонометрического тренда и долговременной тенденции с использованием гипотетических дат наступления минимумов построен прогноз изменения максимальных чисел Вольфа. В XXI столетии ожидается наступление нового минимума солнечной активности и снижение солнечной постоянной на несколько десятых долей процента.

8. Построена регрессионно-аналитическая модель климата, которая представляет собой объединение регрессионной и нестационарной энергобалансовой моделей. Анализ изменений климата в эпоху наиболее надежных геофизических и инструментальных метеорологических наблюдений (1854-1993) указывает на то, что чувствительность климатической системы к удвоению С02 составляет около 2° С, что лежит в нижней части диапазона (1,5-5,5)° С, предсказываемого моделями общей циркуляции.

9. Антропогенно обусловленное повышение температуры происходит на фоне ясно выраженной тенденции естественного климата к похолоданию. В результате максимальное повышение температуры вследствие антропогенной деятельности, которое произойдет в конце XXI столетия, не превысит 1,2°С от уровня 1990 г., что примерно соответствует диапазону естественной изменчивости климата в вековом масштабе времени.

10.Осуществление различных реальных сценариев эмиссии С02 (постоянная эмиссия на уровне 1990 г., постоянная эмиссия на душу населения на уровне 1971-95 гг., базовый прогноз) оказывает слабое влияние на уровень повышения температуры к 2100 г. — в пределах ±0,3°С, что находится на уровне межгодовой изменчивости климата.

11 .С помощью регрессионно-аналитической модели климата детально исследованы особенности глобальных и полушарных температурных изменений. Восстановлена история температуры Северного полушария за два последние тысячелетия и описаны количественно долговременные тенденции изменения естественного климата.

1. Raynaud D„, Barnola J.M. An Antarctic ice core reveals atmospheric C02 variations over the past few centuries / Nature. 1985. Vol. 315, N 6017. P. 309-311.

2. Evidence of changing concentrations of atmospheric C02, N20, and CH4 from air bubbles in Antarctic ice / G. I. Pearman, D. M. Etheridge, F. de Silva and P. J. Fraser // Nature. 1986. Vol. 320. P. 240-250.

3. Initial measurements of C02 concentrations (1530-1940 AD) in air occluded in the GISP 2 ice core from Central Greenland / M. Wahlen, D.Allen, B. Deck and A. Herchenroder // Geophys. Res. Lett. 1991. Vol. 18. P. 1457-1460.

4. Evidence from polar ice cores for the increase in atmospheric C02 in the past few centuries // A.Neftel, E.Moor, H.Oeshger, and B.Stauffer / Nature. 1985. Vol. 315. P. 45-47.

5. Ice core record of 13C/12C ratio of atmospheric C02 in the past two centuries / H. Friedli, H. Lotscher, H. Oeschger, U. Siegenthaler, and B. Stauffer / Nature. 1986. Vol. 324. P. 237-238.

6. Natural and anthropogenic changes in atmospheric C02 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn / D. M. Etheridge, L. P. Steele, R. L. Langenfelds and R. G. Francey //J. of Geophys. Res. 1996. Vol. 101. No. D2. P. 4115-4128.

7. Müller H. G. Nonparametric Regression Analysis of Longitudinal Data // Lecture Notes in Statistics. 1980. Vol. 46.

8. Дрейпер H., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: Пер. с англ. / Под ред. Ю. П. Адлера и В. Г. Горского. М. Статистика. 1973.

9. Построение регионального прогноза изменения природной среды и климата. Прогноз базовых климатических характеристик региона на период до 2010 и 2050 года. Отчет о НИР. ИБРАЭ РАН. 1995.

10. Groveman В. S., Landsberg Н. Е. Reconstruction of the Northern Hemisphere Temperature: 1579-1880 / Publ. No. 79181/2. College Park. University of Maryland. 1979.

11. Jacoby G. C., Jr., and D'Arrigo R. Reconstructed Northern Hemisphere temperature departures // Climatic Change. 1989. Vol. 14. P. 39-59.

12. Bradley R. S., Jones P. D. Recent developments in studies of climate since A. D. 1500. In: Climate since A. D. 1500 / R. S. Bradley and P. D. Jones (eds.). London and New York: Routlege. 1995. P. 666-679.

13. Клименко В. В., Климанов В. А., Фёдоров М. В. История средней температуры Северного полушария за последние 11000 лет // ДАН. 1996. Т. 348. No1. С. 111-114.

14. A box diffusion model to study the carbon dioxide exchange in nature / H. Oeschger, U. Siegenthaler, U. Schotterer, A. Gugelmann. // Tellus. 1975. Vol. 27. P. 168-192.

15. Siegenthaler U. Uptake of excess C02 by an outcrop-diffusion model of the ocean / J. of Geophysical Research. 1983. Vol. 88. No. C6, P. 3599-3608.

16. Углекислый газ в атмосфере / Под ред. В.Баха, А.Крейна, А.Берже, А.Лонгетто. М. Мир. 1987.

17. Modeling terrestrial ecosystems in the global carbon cycle with shifts in carbon storage capacity by land-use change / R. E. Emanuel, G. G. Killough, W. M. Post, H. H. Shugart // Ecology. 1984. Vol. 65. P. 970-983.

18. Goudriaan J. and Ketner P. A simulation study for the global carbon cycle including man's impact on the biosphere // Climate Change. 1984. Vol. 6. P. 167-192.

19. Sundquist E. T. The global carbon dioxide budget // Science. 1993. Vol. 2. P. 934-941.

20. Global deforestation: contributions to atmospheric carbon dioxide / G. M. Woodwell, J. E. Hobbie, R. A. Houghton, J. M. Melillo, B. Moore,

21. B.J.Peterson and G. R. Shaver // Science. 1983. Vol.222. P. 181-186.

22. Houghton R. A. and Skole D. L. Changes in the global carbon cycle between 1700 and 1985 // In: The Earth Transformed by Human Action / B.L. Turner, ed. Cambridge University Press. 1990.

23. Кобак К. И. Биотические компоненты углеродного цикла. Л. Гидрометеоиздат. 1988.

24. Culotta Е. Will plants profit from high C02? // Science. 1995. Vol. 268. No. 5211 P. 654-656.

25. Modification of major C02 sources under conditions of the man-changed environment / A. V. Klimenko, V. V. Klimenko, M. V. Fyodorov, and S. Yu. Snytin // Proc. of the 5th International Conference Energex'93. Seoul. 1993. Vol. 5. P.56-61.

26. Protecting the Tropical Forests / Deutscher Bundestag (ed.) Bonn. Deutscher Bundestag. 1990.

27. FAO Production Yearbook 1994. Vol. 48. FAO. Rome. 1995.

28. Climate Change. 1992. The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment / J. T. Houghton, B. A. Callander and S. K. Varney (eds). Cambridge Univ. Press. 1992

29. Глобальные аспекты взаимодействия энергетики и климата. Отчет о НИР. ИБРАЭ РАН. 1990.

30. The Greenhouse Effect, Climatic Change and Ecosystems. SCOPE 29. / Bolin В., Doos B. R., Jager J., Warrick R. A. (eds). John Wiley and sons, New York. 1986.

31. StuiverM., Quay P.D. Atmospheric 14C changes resulting from fossil fuel C02 release and cosmic ray flux variability // Earth Planet Sci. Letters. 1981. Vol. 53. P. 349-362.

32. Modeling the carbon system / W. S. Broecker, Т. H. Peng, R. Engh // Radiocarbon. 1980. Vol. 22. P. 565-598.

33. Снытин С. Ю., Клименко В. В., Федоров М. В. Прогноз потребления энергии и эмиссия диоксида углерода в атмосферу на период до 2100 года / Доклады РАН. 1994. Том 336. № 4. С. 476-480.

34. Climate Change. 1995. The Science of Climate Change / J. T. Houghton, Meira Filho L. G., B. A. Callander et al. (eds). Cambridge Univ. Press. 1996.

35. Reid G. C. Solar total irradiance variation and the global sea surface temperature record // J. of Geophys. Res. 1991. Vol.96, No. D2. P. 2835-2844.

36. Friis Christensen E., Lassen K. // Length of the solar cycle: an indicator of solar activity closely associated with climate. Science. 1991. Vol. 254. N 5032. P. 698-700.

37. Eddy J. A. The Maunder minimum // Science. 1976. Vol.192. P. 1189-1202.

38. Waldmeier M. The Sunspot Activity in the Years 1610-1960. Schult-ness. Zurich. 1961.

39. Solar Geophys. Data // USA. 1996. N 617. Part 1.

40. Schove D. J. Sunspot Cycles. Stroudsburg. Pennsylvania: Hutchinson Ross Publ. Co. 1983.

41. Kippenhahn R. Der Stern, von dem wir leben. Stuttgart: DVA, 1990.

42. Stuiver M., Polach H. A. Discussion reporting of 14C data // Radiocarbon. 1977. Vol. 19. P. 355-363.

43. Stuiver M., Pearson G. W., Braziunas T. Radiocarbon age calibration of marine samples back to 9000 cal yr BP // Radiocarbon. 1986. Vol. 28. P. 980-1021.

44. Stuiver M., Pearson G. W. High-precision calibration of the radiocarbon time scale, AD 1950-500 BC // Radiocarbon. 1986. Vol.28. P. 805-838.

45. Pearson G. W., Stuiver M. High-precision calibration of the radiocarbon time scale, 500-2500 BC // Radiocarbon. 1986. Vol. 28. P. 839-862.

46. Stuiver M., Quay P. D. Changes in atmospheric carbon-14 attributed to a variable Sun. // Science. 1980. Vol. 207. No. 4426. P. 715.

47. Kendall M., Stuart A. The Advanced Theory of Statistics. Inference and Relationship. London: Charles Griffin & Co. 1967. Vol. 2.

48. Andersen N. On the calculation of filter coefficients for maximum entropy method analysis // Geophysics. 1974. Vol. 39. P. 69-72.

49. Stuiver M., Braziunas T. F. Evidence of solar activity variations. In: Climate since A. D. 1500 / R. S. Bradley and P. D. Jones (eds.). London and New York: Routledge. 1995. P. 593-605.

50. KerrR.A. Millenial climate oscillation spied. Science. Vol.271. 1996. P. 146-147.

51. Grove J. M. The Little Ice Age. Routledge. London&NewYork. 1990. 498 P.

52. Bray J. R. Cyclic temperature oscillations from 0-20300 BP. Nature. Vol. 237. 1972. P.277-279.

53. Schonwiese C.-D. Klima im Wandel. DVA. Stuttgart. 1992.

54. Fyodorov M. V., Klimenko V. V., Dovgalyuk V. V. Sunspot minima dates: secular forecast. Solar Physics. 1996. Vol. 165. P. 193-199.

55. Schatten K., Myer D. J., Sofia S. Solar activity forecast for solar cycle 23. Geophys. Res. Letters. 1996. Vol. 23. No 6. P. 605-608.

56. Энергетика и климат — что же в самом деле известно науке? / Клименко В. В., Клименко А. В., Снытин С. Ю., Федоров М. В. // Теплоэнергетика. 1994. N 1. С. 5-11.

57. Wigley T. M. L. Relative contribution of different trace gases to the greenhouse effect. // Climate Monitor. 1987. Vol. 16, N 1. P. 14-28.

58. Houghton J. T., Jenkins G. J., Ephraums J.J. (eds). Climate change. The IPCC Scientific Assessment / Cambridge. Cambridge Univ. Press. 1990.

59. Global climate changes as forecast by Goddard Institute for Space Studies three-dimensional model / Hansen J., Fungi., Lacis A., Ring D., Lebedeff S., Ruedy R., Russell G. // Journal of Geophysical Research. Vol. 93, No. D8. P. 9341-9364. 1988.

60. The role of atmospheric chemistry in climate change / Wueb-bles D. J., Grant K., Connell P. S., Penner J. E. // J. of Air Pollution Control Association. Vol. 39. P. 22-28. 1989.

61. Перспективы снижения выбросов оксидов серы в атмосферу при сжигании органических топлив / Н. Ю. Кудрявцев, В. В. Клименко, В. Б. Прохоров, С. Ю. Снытин // Теплоэнергетика. 1995. N. 2. С. 6-11.

62. Reid G.G. Solar total irradiance variations and the global sea surface temperature record. J. Of Geophysical Research. 1991. Vol 96, N D2. P.2835-2844.

63. Schatten К. H. A model for solar constant secular changes. Geo-phys. Research Letters. 1988. Vol.15. N 2. P.121-124.

64. Hammer C. U., Clausen H. В., Dansgaard W. Greenland ice-sheet evidence of post-glacial volcanism and its climatic impact. // Nature. 1980. Vol. 288. P. 230-235.

65. Клименко В. В. Частное сообщение. 1993.

66. Cress А., Schönwiese C.-D. Vulkanische Einflüsse auf die boden-nache und stratosphärische Lufttemperatur der Erde. // Bericht Nr 82. Inst, für Meteorologie und Geophysik der Universität Frankfurt / Main. 1990. 148 S.

67. S. L. Thompson, E. J. Barron. Comparison of cretaceous and present day earth albedos: implications for the causes of paleoclimates.// J. Geol. 1981. Vol. 89, No. 2. P. 143-167.

68. Hansen J. E., Lacis A. A. Sun and dust versus greenhouse gases: an assessment of their relative roles in global climate change. // Nature. 1990. Vol. 346, N 6286. P. 713-719.

69. C.-D. Schonwiese, U. Stahler. Multiforced statistical assessments of greenhouse-gas-induced surface air temperature change 1895-1985. Climate Dynamics, 1991, No 6, P. 23-33.

70. Lean J., Skumanich A., White O. Estimating the Sun's radiative output during the Maunder minimum. // Geophysical Research Letters. 1992. Vol. 19. No. 15. P. 1591-1594.

71. Hoyt D. V., Schatten K.H. A discussion of plausible solar irradiance variations, 1700-1992. II J. of Geophysical Research. 1993. Vol. 98. N A11. P. 18895-18906.

72. Palais J. M., Sigurdsson H. Petrologic evidence of volatile emissions from major historic and pre-historic volcanic eruptions. // Amer. Geophys. Union Geophys. Monograph. 1989. Vol. 52. P. 31-53.

73. RampinoM. R., SelfS. Historic eruptions of Tambora (1815), Krakatau (1883), and Agung (1963), their stratospheric aerosols, and climatic impact. // Quaternary Research. 1982. Vol. 18. P. 127-143.

74. Логинов В. Ф. Вулканические извержения и климат. Ленинград: Гидрометеоиздат. 1984. 64 С.

75. Jones P. D. The influence of ENSO on global temperature. // Climate Monitor. 1988. Vol. 17, N 3. P. 80-89.

76. Klimenko V. V., Klimenko А. V., Mikushina О. V. Some cooling to the Global Warming // Proc. of the 6th International Conference Energex'96. Beijing. 1996. P.570-573.

77. Houghton J. T., Callander B. A., Varney S. K. (eds). Climate change 1992. The Supplementary Report to the IPCC Scientific Assessment Cambridge. Cambridge Univ. Press. 1992.

78. Houghton J.T., Meira Filho L. G., Bruce J. P. et al (eds). Climate change 1994. Radiative Forcing of climate and an Evaluation of the IPCC IS 92 Emission Scenarios. Cambrige. Cambridge Univ. Press. 1995.

79. Logan J. A. Tropospheric ozone: seasonal behaviour, trends, and atmospheric influence. J. of Geophys. Research. 1985. Vol. 90. N10. P. 10463-10482.

80. Hammer C. U., Clausen H. B., Dansgaard W. Greenland ice-sheet evidence of post-glacial volcanism and its climatic impact. // Nature. 1980. Vol.288. P. 230-235.

81. Legrand M., Delmas R. J. A 220-year continuous record of volcanic H2S04 in the Antarctic ice sheet. // Nature. 1987. Vol. 327. P. 671-676.

82. Cress A., Schönwiese C.-D. Vulkanische Einflüsse auf die bodennache und stratosphärische Lufttemperatur der Erde. // Bericht Nr 82. Inst, für Meteorologie und Geophysik der Universität Frankfurt/Main. 1990. 148 S.

83. Schönwiese C.-D., Ulrich R., Beck F. Solare Einflüsse anf die Luftemperaturvariationer der Erde in den letjten Jahrhunderten //

84. Bericht Nr.92. Inst für Meteorologie und Geophysik der Universität Frankfurt / Main. 1982. 215 S.

85. Хотинский H. А., Алешинская 3. В., Гуман M. А., Клима-нов В. А. Опорный разрез голоценовых отложений центра Русской равнины. // Известия АН СССР, Серия географии. 1991. No 3. С. 29-33.

86. Northern hemisphere surface air temperature variations: 1851-1984. / // J. of Climate and Applied Meteorology. 1986. Vol.25. No 2. P. 161-169. Jones P. D., Raper S. С. В., Bradley R. S., Diaz H. F., Kelly P. M„ and WigleyT. M. L.

87. Stuiver M., Reimer P. J. // Radiocarbon. 1993. Vol.35, No. 1. P. 215-230.

88. Lamb H.H. Climate, History and the Modern World. London & New York. Methnen. 1982.

89. Mörner N.-A., Karlen W. (eds). Climatic Changes on a Yearly to Millennial Basis. D. Reidel Publ. Co., 1984.

90. Зубаков В. А. Глобальные климатические события неогена. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 223 С.

91. Борзенкова И. И. Изменение климата в кайнозое. СПб. Гидрометеоиздат, 1992. 247 С.

92. Record of volcanism since 7000 В. С. From the GISP 2 Greenland ice core and implications for the volcano-climate system / Zielinski G. A., Mayewski P. A., Meeker L. D. et al. // Science. 1994. Vol. 264. P. 948-952.

93. The GISP ice core record of volcanism since 7000 в. с. / Zielin-skiG. A., Mayewski P. A., Meeker L. D. et al. // Science. 1995. Vol. 267. P. 257-258.

94. Гущенко И. И. Извержения вулканов мира (каталог). М. Наука, 1979. 475 С.

95. Клименко В. В. О главных климатических ритмах голоцена. Доклады Академии наук. 1997. В печати.