Варианты глобального изменения климата и их последствия для жизни и цивилизации

[Скеп-тик]

Ещё интересно, что есть явная зависимость климатической чувствительности от средней температуры.

Однако факты говорят об обратном. Формирование  Антарктического щита закончилось в то время, когда СЛО зимой вообще не замерзал, температура зимой полярной ночью была близка к минус 2. На территории нынешней Украины росли кипарисы и пальмы, температура января плюс 15. И с Антарктидой ничего не случилось за последние 35 млн лет, несмотря на ледниковый обвал последние 5 млн лет в Северном полушарии.
Климат Антарктиды АБСОЛЮТНО УСТОЙЧИВ и изолирован от влияния географических/климатических изменений в других широтах

[Aluminium]

Во время PETM участие метана вряд ли было значительным.

[ort]

Климат Антарктиды АБСОЛЮТНО УСТОЙЧИВ и изолирован от влияния географических/климатических изменений в других широтах

Про изолированность не надо. Западная Антарктида самый уязвимый регион для потепления за счет того, что дно ледников находится на морском дне и в районе тихоокеанского огненного кольца. Посмотрите ради интереса как ледники сильно подавляют сейсмическую активность в районе Западной Антарктиды по сравнению с Аляской и Курильскими островами.

Сейчас ледники в Западной Антарктиде во всю тают (и наземные, и морские).

[AlexAV]

Во время PETM участие метана вряд ли было значительным.

Нет, относительно PETM высказываются некоторые подозрения, что потепление тогда было скорее метановым, чем углекислотным (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4948332/).

[Проходящий Кот]

Климат Антарктиды АБСОЛЮТНО УСТОЙЧИВ и изолирован от влияния географических/климатических изменений в других широтах

Про изолированность не надо. Западная Антарктида самый уязвимый регион для потепления за счет того, что дно ледников находится на морском дне и в районе тихоокеанского огненного кольца. Посмотрите ради интереса как ледники сильно подавляют сейсмическую активность в районе Западной Антарктиды по сравнению с Аляской и Курильскими островами.

Сейчас ледники в Западной Антарктиде во всю тают (и наземные, и морские).

Чушь пороть не надоело?
Ей больно.
При фараонах температура на планете была на 3 градуса выше современной, при цезарях на 2.
10 тысяч лет назад, когда таяли все ледники Северного полушария, с Антарктидой также ничего не случилось.
Как и последние 35 миллионов лет.

[AlexAV]

Какая разница метан или СО2 приводёт к катастрофе?

Принципиальная. СO2 - долгоживущий газ, а СH4 разрушается в атмосфере с постоянной времени около 10 лет. Для того чтобы поддерживать высокую концентрацию метана в атмосфере нужен его постоянный мощный источник, т.к. накапливаться он не может, а существует лишь в состояние динамического равновесия. Современные запасы клатратов на планете не настолько велики, чтобы сейчас этот фактор мог привести к каким-то катастрофическим последствиям. В другие геологические эпохи могло быть и иначе, но сейчас их общее количество находится в диапазоне 500 - 2500 млрд. тонн в пересчёте на углерод (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825203001296), это просто мало для сильного и долговременного метанового потепления и, кроме того, значительная их часть находится на глубинах, где они сохранят стабильность при любом мыслимом потепление (т.е. при любом сценарии высвободится лишь небольшая доля от этого количества), да и высвобождаться они будут медленно, тысячи лет, просто в силу тепловой инерции океана. При существующей картине запасов метана каких-то больших неприятных сюрпризов от них ждать не стоит. 

Как они могут помочь посчитать эту величину?

Стандартные радиационно-конвективные трёхмерные климатические модели со связью атмосфера-океан. Среднепланетраные величины они предсказывают достаточно адекватно (вот региональные климат видимо не всегда хорошо, там гигантский межмодельный разброс, что само по себе показатель низкой надёжности, но что касается таких вещей как среднепланетарная температура - картина получается куда лучше).

Реальную климатическую чувствительность можно определить только из палеоданных. А они однозначно говорят о её росте в зависимости от средней температуры.

Да не говорит она об этом (внимательно посмотрел - на том графике, который Вы привели, вообще какая-то ересь изображена, я не видел ни одной работы, где для плейстоцена климатическая чувствительность получалась ниже 3-4 градусов на удвоение, а на рисунке там точка вообще меньше двух, для современной (как я понимаю MD) она оценивается величиной несколько больше 4 градусов (для равновесного климата), но не 3 и т.д. Или используют какое-то своё особо определение чувствительности или вообще непонятно откуда эти цифры взялись, интересно было бы посмотреть текст самой работы).

Давайте посмотрим общий график среднепланетарной температуры в фанерозое:


И теперь сравним его с некоторым данными по концентрации СO2.

Скажем, очень тщательно исследовался ход концентрации в позднем эоцене и границе эоцен-олигоцен. В позднем эоцене, до начала обледенения Антарктиды но в период непосредственно примыкающий к нему, концентрация СO2 лежала в диапазоне 1000 - 1200 ppm (http://science.sciencemag.org/content/334/6060/1261), а среднепланетарная температура около +22, т.е. на 8,2 градуса выше прединдустриальной. Средняя чувствительность получается:

\( K = \Delta T/log_2(C_1/C_0) = 3.9 - 4.5 \) градуса на удвоение.

Теперь возьмём начало позднего мела (один из наиболее тёплых периодов второй половины фанерозоя). Средняя температура 24,3 градуса, на 10,5 градусов выше прединдустриальной. Для того периода оценка концентрации СO2 около 2500 - 3000 ppm (https://www.nature.com/articles/35077041). Среднюю чувствительность получаем K = 3.1 - 3.3 градусов на удвоение.

Современная же чувствительность климата оценивается как 4,4 градуса на удвоение. Т.е. средняя чувствительность между значениями эоцен-современность соизмерима или ниже текущей, между мел-современностью - меньше, чем между эоцен-современность и текущей.

Т.е. даже беглого взгляда на палеоданные достаточно, чтобы увидеть, что чувствительность с ростом концентрации никак не растёт, а скорее падает. Это прекрасно согласуется с результатами численной модели, которые я привёл выше. И на самом деле такая зависимость имеет простое физическое объяснение. При низких температурах обратная связь по альбедо положительная (чем теплее - тем меньше снега и льда и тем больше планета поглощает солнечного света, усиливая эффект исходного потепления), а при высоких - отрицательная (снега и льда не осталось практически совсем, но с потеплением растёт концентрация пара в атмосфере и соответственно облачность, что увеличивает альбедо, снижая чувствительность климата к фактору, вызывающему потепление).

Это может ещё больше усугубить ситуацию за счет дестабилизации тектонических плит.

Тектонические плиты тут причём. Гипотезы влияния климата на тектонику, прямо скажем,  являются крайне спекулятивными и плохо обоснованными как со стороны предлагаемых физических механизмов, так и фактических данных.

[Aluminium]

Во время PETM участие метана вряд ли было значительным.

Нет, относительно PETM есть очень серьёзные подозрения, что потепление тогда было скорее метановым, чем углекислотным (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4948332/).

Подозрения есть и были давно, но чаша весов, на мой взгляд, склоняется совсем не в пользу метана. В любом случае, продолжительность данного явления много больше времени жизни метана в атмосфере, а на больших промежутках времени эффект метана обусловлен образующимся при окислении углекислым газом.

[ort]

Да не говорит она об этом (внимательно посмотрел - на том графике, который Вы привели, вообще какая-то ересь изображена, я не видел ни одной работы, где для плейстоцена климатическая чувствительность получалась ниже 3-4 градусов на удвоение, а на рисунке там точка вообще меньше двух, для современной (как я понимаю MD) она оценивается величиной несколько больше 4 градусов (для равновесного климата), но не 3 и т.д. Или используют какое-то своё особо определение чувствительности или вообще непонятно откуда эти цифры взялись, интересно было бы посмотреть текст самой работы).

Очень странно, что Вы впервые видите этот график. Если что он взят отсюда (ссылка ниже)
https://phys.org/news/2016-06-future-global-warmer.html

Тектонические плиты тут причём. Гипотезы влияния климата на тектонику, прямо скажем,  являются крайне спекулятивными и плохо обоснованными как со стороны предлагаемых физических механизмов, так и фактических данных.

В чем измеряется "обоснованость"? Научные работы по этой теме есть, и не мало. К примеру:

https://www.omicsonline.org/open-access/the-correlation-of-seismic-activity-and-recent-global-warming-2157-7617-1000345.php?aid=72728

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/167/1/012018/pdf

https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/2009EI262.1

Достаточно убедительно показывают нынешний рост сейсмичности, который неплохо коррелируется с потеплением.

[ort]

Сама статья про климатическую чувствительность тоже находится  в два клика https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2016GL069243

[Скеп-тик]

Сейчас ледники в Западной Антарктиде во всю тают (и наземные, и морские).

Ваша информация, мягко выражаясь, некорректна. Вот табличка из работы 2017 года.
Скорость накопления в последние годы - почти 200 кубокилометров в год. В 60-е - доходило до 300 кубокилометров в год (как раз потепление 40-х - 60-х).
    ПДФ

[ort]

Сейчас ледники в Западной Антарктиде во всю тают (и наземные, и морские).

Ваша информация, мягко выражаясь, некорректна. Вот табличка из работы 2017 года.
Скорость накопления в последние годы - более 100 кубокилометров в год. В 60-е - доходило до 300 кубокилометров в год (как раз потепление 40-х - 60-х).

Сейчас - 90х годы 20 века? Покажите мне данные за 21 век?

Всё что доводилось видеть, говорит о начале обвального падения объма льда в 21 веке:

[AlexAV]

Подозрения есть и были давно, но чаша весов, на мой взгляд, склоняется совсем не в пользу метана.

Очень зависит от результатов дальнейшего уточнения концентрации СO2 в тот период. Если меньше 2000 ppm то метановый вариант станет почти безальтрнативным.

а на больших промежутках времени эффект метана обусловлен образующимся при окислении углекислым газом.

Не обязательно. Есть скажем вариант мощного постоянного источника биогенной природы. Скажем образование больших анаэробных областей в океане. В этом случае поддержание высоких уровней метана в течение длительного времени может быть не сопряжено с ростом уровня СO2 (углерод просто будет совершать цикл атмосферный СO2 - органическое вещество - CH4 (через его анаэробное разложение) - атмосферный СO2).

[Скеп-тик]

    оттуда же. Чтобы опровергнуть превышение накопления над расходом, требуется:

Первый путь состоит в том, чтобы принять те поправки между спутниковыми кампаниями и соответствующие им результаты изменения высоты ледниковой поверхности, которые приведены
в [32] . В этом случае придётся согласиться со следующим: 1) два исследования изменения высоты Восточной Антарктиды по данным CryoSat-2
содержат ошибки, от трёх до десяти раз превышающие их установленные погрешности; 2) все
другие недавние исследования баланса массы
Антарктиды (см . рис . 4) ошибочны; 3) балансовые скорости Восточной Антарктиды, основанные на моделях аккумуляции, которые в настоящее время достаточно близки к наблюдаемым
скоростям, содержат некоторую ошибку; 4) полевые исследования изменений высоты поверхности над подледниковым оз . Восток не обнаружили её роста примерно на 20 см или больше в
период между 2001 и 2013 гг .; 5) оз . Восток не находится в гидростатическом равновесии; 6) все
другие работы по коррекции данных между кампаниями ICESat существенно неправильны .

  То есть, надо откровенно врать, чтобы угодить грантодателю.
  И о потопе

По разным оценкам, вклад Антарктиды в
состояние уровня Мирового океана в первом
десятилетии ХXI в . находится в пределах от
−0,06±0,23 до +0,16±0,14 мм/год [28] . Такой
весьма незначительный вклад (по сравнению с
масштабами Антарктического ледникового по
крова) объясняется природными процессами на
обширных пространствах ледникового покро
ва Восточной Антарктиды, где, как мы показа
ли в этой статье, накопление массы преоблада
ет над расходом льда .

И ещё раз пошучу - шоб вам зарплату так повышали.

[Aluminium]

Есть скажем вариант мощного постоянного источника биогенной природы.

Если источник первичен. Если этот источник вызван или поддерживается изменением климата, то его вполне можно приплюсовать к чувствительности по CO₂. Положительная обратная связь по метану вполне вероятна, как и по водяному пару. В той или иной степени этот источник может проявить себя и при текущем потеплении. Большая скорость потепления может способствовать как более быстрому высвобождению метана из гидратов и мерзлоты, так и образованию анаэробных областей.

[ort]

  То есть, надо откровенно врать, чтобы угодить грантодателю.

Как у Вас просто получается: из 13 исследований по этому поводу - не удалось купить только 1-2.

  И о потопе
И ещё раз пошучу - шоб вам зарплату так повышали.

Вы не видите главное - потеря льдов идет с укорением. Сегодня там льды теряются с относительно небольшим темпом, а в ближайшие десятилетия посыпяться так что затопит все прибрежные города.

Западная Антарктида уж точно кандидат номер 1 на многометровый подъем океана в ближайшем будущем.

[Проходящий Кот]

Тепло для этого откуда возмётся?

[Aluminium]

Из теплоты океана. А в Гренландии от эффекта альбедо после полного таяния Арктики.

[AlexAV]

Сама статья про климатическую чувствительность тоже находится  в два клика https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2016GL069243

Какая-то совершенно натянутая работа. Изменения концентрации СO2 во время PETM они берут не из каких-то палеоданных, а вычисляют с помощью геохимической модели, надёжность такой оценки не особо велика хотя бы в силу того, что точный объём выделившегося CO2 известен с очень большой неопределённостью. Опять же с учётом, что потепление в потопление PETM значительную роль мог играть метан оценка чувствительности к СO2 по ней в принципе ненадёжна (пока не появится информация о концентрации метана в атмосфере того периода). Но это, конечно, неизбежные проблемы при исследование такого рода в условиях имеющегося недостатка данных, так что тут винить авторов сложно.

А вот с чем они сравнивают и какие выводы делают - уже вызывает совершеннейшее удивление. Точка на графике соответствующая современным данным взята из данных IPCC, однако тут одна проблема - она для неравновесной чувствительности, т.е. только для быстрой части отклика, которую проявится быстро, на масштабе времени не более  столетия. Равновесная чувствительность для современного климата оценивалась (скажем цифры приводятся в этой работе https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018214004908) и составляет около 4,4 градуса. Две точки до плейстоцену взяты из работ, где оценка чувствительности получается удивительно маленькой и резко контрастирует с другими работами (с такой чувствительностью непонятно почему Канада до сих пор не покрыта километровым слоем льда). Скажем в этой работе (https://courses.seas.harvard.edu/climate/seminars/pdfs/Lea_JofClimate2004.pdf) она оценивается как 4,4 - 5,6. И если на графике сделать эти поправки, то вывод о росте чувствительности (даже с их оценкой для PETM) сразу становится совершенно неубедительным.

Кроме того, их оценка чувствительности для PETM резко контрастирует с оценкой равновесной чувствительности климата для раннего эоцена, для которой наиболее вероятное значение 3,3 - 3,8 градусов на удвоение концентрации СO2 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27111509). С учётом близкой географии и не так уж сильно различающихся концентраций СO2 и для PETM стоило бы ожидать таких же значений. При этом оценка чувствительности для раннего эоцена значительно надёжнее (она базируется на прямых палеоданных о температуре и концентрации СO2, а не на моделях неясной достоверности с плохо определёнными входными параметрами). Сильное различие может быть или следствием того, что модель неправильно даёт концентрацию СO2 во время PETM (и, соответственно, неправильную чувствительность), или того, что потепление PETM связано не только с СO2, но и каким-то другим фактором, который был тогда, но не было в эоцене. Однако в этом случае полученная чувствительность тоже не будет иметь отношения к нормальной равновесной чувствительности климата. В обоих случаях применение вычисленной в статье чувствительности климата PETM к анализу тенденции изменения чувствительности нормального равновесного климата нельзя.

Т.е. вывод в статье о росте чувствительности с температурой представляется малодостоверным (сама точка по PETM получена не слишком надёжным методом, полученное значение плохо согласуется с другими, более надёжными, данными по раннему кайнозою, материал для сравнения подобран достаточно своеобразно) и просто противоречащим другим, куда более надёжным, данным по климату раннего кайнозоя.

[ort]

Давайте посмотрим общий график среднепланетарной температуры в фанерозое:

Меня больше всего удивило на этом графике, что максимальная температура за последние 500 млн. лет - это момент Величайшего вымирания (Пермское вымирание). И этот факт в этой теме постоянно подвергался сомнению.

https://phys.org/news/2016-06-future-global-warmer.html

В этой работе кстати авторы говорят, что климатическая чувствительность нынешнего потепления близка к 10 градусам.

"Our results show that the amount of carbon that drove the PETM warming was about the same amount as the current 'easily accessible' fossil fuel reserves of about 4,000 billion tons. But the warming that would result from adding such large amounts of carbon to the climate system would be much greater today than during the PETM and could reach up to 10 degrees. This is partly due to the current atmosphere containing much less CO2 - approximately 400 ppm (parts per million) - compared to before the PETM, where the concentration was about 1,000 ppm and partly because we emit carbon into the atmosphere at a much faster rate than during the PETM. I

Прямо говорят, что так много из-за огромной современной скорости выбросов парниковых газов. Попросту говоря насколько потеплеет сейчас никто точно не знает. Аналогов в геологической истории Земли нет.

[AlexAV]

Если этот источник вызван или поддерживается изменением климата, то его вполне можно приплюсовать к чувствительности по CO2.

Не во всех случаях. Если речь о явление транзиторном, связанным с какими-то эффектами релаксации, то к равновесной чувствительности его прибавлять не нужно.

Скажем из-за быстрого скачка температур может подавляться система океанической циркуляции, что в свою очередь вызывать образования зон аноксии, в которых будет генерироваться метан и ещё больше увеличивать температуру. Затем по мере релаксации океана циркуляция восстанавливается, аноксические зоны исчезают, а с ними и метан. В этом случае будет  виден короткий (в геологическом масштабе времени, конечно) аномальный всплеск температур. Ну или ещё что-то подобное, какие-то переходные по своей природе процессы в системе находящейся вдалеке от квазистационарного состояния, характеризующего равновесный климат.

В той или иной степени этот источник может проявить себя и при текущем потеплении. Большая скорость потепления может способствовать как более быстрому высвобождению метана из гидратов и мерзлоты, так и образованию анаэробных областей.

Маловероятно, точнее почти невероятно. Клатратов сейчас просто физически мало для того чтобы дать какие-то опасные эффекты, а существующая система океанической циркуляции делает океан куда более устойчивым к возникновению зон аноксии в значимом масштабе по сравнению с мезозойским/палеоценовым. Для того чтобы вторая угроза могла бы быть реальной - нужно развалить AMOC (пока она работает никакой массовой аноксии в океане не будет), что есть задача весьма нетривиальная, она достаточно устойчива при современном расположение материков. Судя по опубликованным расчётом чтобы этого добиться нужно поднять концентрацию СO2 до нескольких тысяч ppm, причём быстро, не более чем за несколько столетий. А это нереально, на земле попросту не существует столько горючих полезных ископаемых.

Поэтому с этой стороны существенных угроз в настоящую геологическую эпоху не видно.