Климатологи из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) на днях опубликовали отчет о работе по поиску следов влияния человека на климат. Собственно, искать особо и не нужно — изменения заметны уже невооруженным глазом. Но для климатологов важно доказать, что определенные изменения вызваны именно деятельностью человека.

В ходе своей работы специалисты изучали данные шести спутниковых систем, которые передают информацию о состоянии климата начиная с 1979 года. Выборка достаточно большая, чтобы можно было отследить изменения практически любого масштаба. Дополнительной задачей было разделение влияния естественных и антропогенных факторов на происходящее на нашей планете.

Отличием этого исследования от всех других является изучение определенного набора данных о температуре атмосферы. Основные два параметра, которые интересовали специалистов — среднегодовая температура тропосферы и амплитуда колебаний температуры в течение года (таким образом, изучается разница между средней температурой самого теплого и самого холодного месяцев года).

Так вот, ученые стали измерять магнитуду ежегодного сезонного цикла. В ходе изучения проявились интересные паттерны (анонсная картинка является их визуализацией).

На континентах Северного и Южного полушарий амплитуда колебаний увеличивается. С конца прошлого века данные показывают, что разница температур летом и зимой становится все более заметной. Лето становится жарче, зима — холоднее. В основном это относится к суше. Причина, как считают специалисты — выбросы парниковых газов. К слову, в тропиках естественное течение сезонных циклов также изменилось. А вот на полюсах, напротив, колебание температур снизилось. Что касается тропических и экваториальных широт, то здесь также снизилась активность изменений сезонного цикла.

Среднегодовая температура тропосферы (справа) и амплитуда изменения температуры в течение года (слева)

Как оказалось, что модели практически полностью совпали с ситуацией, предсказанной учеными. А именно — более высокие сезонные колебания в средних широтах (особенно для Северного полушария), небольшие изменения в тропиках и меньшие колебания в Антарктике. Модели также правильно предсказывают меньшие колебания температур в летом и зимой в Индии и Юго-Восточной Азии,.

Кроме того, в Арктике спутниковые данные показывают более сильное снижение сезонного цикла, чем прогнозируемая средняя модель. Примерно одна треть моделей демонстрирует снижение, но остальное — нет. Модели, как правило, недооценивают потери арктического морского льда, и, возможно, это и есть ключ, поскольку таяние морского льда является важным фактором изменения сезонного цикла.

Чтобы проверить, насколько сильно наблюдаемые спутником изменения указывают на вызванное человеком потепление, исследователи использовали анализ «сигнал-шум». Используя моделирование до индустриальной революции, чтобы оценить диапазон естественной изменчивости, анализ показал, что наблюдаемые сезонные закономерности в средней тропосфере четко вышли выше шума. Это делает их явным проявлением моделей, предсказанных моделями. Это даже яснее, чем изменение мировых средних температур, по сути, потому что сезонные закономерности во всех диапазонах широты не будут сильно отличаться в стабильном климате.

В то время как они были на нем, исследователи повторили эти анализы для более прямого измерения изменения климата: среднегодового значения температуры, проанализированного в местах по всему миру. Они пишут: «Мы находим здесь, что для среднегодовых сред [температуры в середине тропосферы] расчетные отношения [сигнал-шум] превышают 4.4 для изменения температуры по 38-летней спутниковой записи. Это приводит к коэффициенту примерно 5 в 1 миллион от получения среднего среднего отношения сигнал / шум только по естественной изменчивости ».

Основной задачей было получение подтверждения статистически значимой связи между изменением сезонных циклов температуры тропосферы и влиянием антропогенных факторов. И подтверждение было получено: для пяти из шести наборов данных наличие связи удалось доказать. Вероятность ошибки не превышает 1%. Серьезного увеличения погрешности просто нет, даже при усреднении данных за 10–20 лет.

По мнению специалистов, полученная информация позволит разработать более эффективные, чем сейчас, методы для анализа климатических данных и возможного смягчения последствий антропогенного влияния.

Кроме тропосферы, есть и другие признаки изменения сезонных циклов и даже сдвигов времен года. Относительно недавно ученые обнаружили, что в горах время смены сезонов с течением времени выравнивается по высоте. А вот связь между увеличением среднегодовой температуры воздуха и сдвига сезонов далеко не всегда очевидная. К примеру, климатологи заметили, что более ранее таяние снега, которое является прямым следствием глобального потепления, приводит к увеличению поглощения атмосферного углекислого газа в тайге.