Математика / 5. Математическое моделирование

Кривогуз Д.О., Терешкова Д.В., Чёрный С.Г.

Керченский Государственный Морской Технологический Университет

Аспекты энергоэффективности в тенденциях регионального развития

Под­тверждающие факты глобального изменения климата  представлены в треть­ем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) [1]. В работе, представлены данные за период с 1990 по 2000 гг. по толщине ледового покрова в Северном ледовитом океане и его сокращении в пределах 40%. Произведен анализ, где установлено, что в некоторых районах Азии и Африки увеличился период продолжительности засух, что приводит к природным дисбалансам.  По различным прогно­зам [1], к 2100 г. температура на Земле повысится на 1,4-5,8 °С, а уровень моря — почти на метр. Тенденции изменения климата сказываются на уровне экосистем, в частности биотическом их компоненте. В качестве примера может служить проблема болот, относящихся к типам экосистем, которые депонируют углерод, поэтому занимают особое место в процессах кругооборота и баланса СО2 на планете.

Концентрация всех парниковых газов быстро увеличиваются, а концентрация СО2 в настоящее время выше, чем в любой другой период за последние 420 000 лет, и, возможно, выше, чем за последние 20 миллионов лет. По данным МГЭИК, концентрация углекислого газа в атмосфере в период с 1750 по 2000 годы увеличилась на 31%. Скорость увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере была приблизительно 0,4% в год в течение двух прошлых десятилетий. В 1990-х годах концентрация СО2 увеличилась на 0,2-0,8% за год.

Для территории Украины динамика климатических изменений так же стала более выражена. В связи с тем, что Украина расположена в разных зонах, характеризуется большим многообразием экосистем, изменения климата на глобальном уровне  могут по-разному проявиться на региональном уровне, поскольку климат косвенно влияет на другие связанные между собой факторы экосистемы. Например, повышение температуры приведет к увеличению испаряемости влаги с поверхностного пласта грунта, вследствие чего на песчаных дюнах Полесья будет наблюдаться процесс дальнейшего опустынивания.

На юге Украины, для которого характерно близкое залегание солей, повышение уровня водного зеркала (прогнозируется, что к 2050 г. водное зеркало Азовского моря может подняться на 22 см), увеличение количества осадков и повышение температуры могут повлечь за собой усиление процессов подтопления. Если в Полесских регионах с 1982 по 2004 г. площадь подтопленных земель оставалась стабильно большой, то на юге Украины этот показатель увеличился в девять раз. Это в свою очередь приведет к заболачиваю и засаливанию территорий. Вместе с тем засаливание (даже при достаточном количестве влаги) вызовет эффект опустынивания, что отрицательно скажется не только на сельскохозяйственном производстве, но и на условиях проживания людей.

Атлантические многолетние колебания (AMO) - это серия квази-периодических вариаций температуры морской поверхности (ТМП) через северную Атлантику, которые длятся несколько десятилетий. Наблюдения за этой моделью проводились 150 лет. Активность ураганов в Атлантике увеличивается с середины 90х годов по причине увеличения температуры морской поверхности. Был создан Вековой температурный тренд для ТМП через Атлантический океан. 

Температуру морской поверхности на севере Атлантического океана (между 00 и 700 СШ)  отражает модель её многолетних уменьшений и увеличений, со значениями выше среднего с 1995 года.

Арктические колебания (АО), так же известные как Северный Кольцевой Режим (NAM). Определяется по изменению западных ветров, которые возникают из-за температурных контрастов между тропиками и северными полярными областями. В режиме положительного СКР, кольцо сильнее и протяженнее на север, блокируются вспышки арктического воздуха. В отрицательном режиме оно слабее, большая изменчивость вихря позволяет Арктическому воздуху распространятся легче. СКР тесно связан с АМО. Отрицательная фаза более склонна к вспышкам снегопада и холодного воздуха в Северной Америке и Европе.

ЮКЭН (ENSO)- Южные Колебания Эль-Ниньо, колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, имеющее заметное влияние на климат. Эль-Ниньо — теплая фаза Южных колебаний, в которой область нагретых приповерхностных вод смещается к востоку. При этом ослабевают или вообще прекращаются пассаты, замедляется апвеллинг в восточной части Тихого океана, у берегов Перу. Сила и продолжительность Эль-Ниньо сильно варьируется. Противоположная фаза осцилляции называется Ла-Нинья. Характерное время осцилляции(колебания) от 3 до 8 лет.

Диполь Индийского океана (IOD) - это из года в год меняющаяся картина климата через тропические широты Индийского океана. Впервые он выявлен в 1999 году. В положительной фазе пассаты сильнее и холоднее чем средняя температура поверхности моря в тропических широтах Индийского океана. На западе, близ Мадагаскара, воды теплее, чем в среднем и конвекция усиливается. Эта картина меняется в отрицательной фазе IOD. IOD отображает пассаты и расположение теплых вод в тропических широтах Индийского океана. Оно так же влияет на Индийские летние муссоны, делая их сильнее при положительной фазе и слабее при отрицательной.

Северно-Атлантические колебания (NAO) играют важную роль в погоде Зимой по всей восточной части Северной Америки и Европы. Они тесно связаны с Северным кольцевым режимом, так как определяются с помощью изменения нормальной структуры колебаний нижнего атмосферного давления над Исландией и высокого давления вблизи Азорских островов и Пиренейского полуострова.

Они формируют погоду в срединной части Северного полушария (изображение предоставлено Исследовательским центром изменения климата и Университетом Нью-Хэмпшира).

В результате произведенных нами исследований нами была составлена выборка изменения температурных показателей с 2008 по 2010 года и составлен прогноз изменения температур на 2011 год (рис.1).

Примером может служить следующая иллюстрация:

E:\конференция\Юг.png

Рис.1. Результаты моделирования изменения температурных показателей в Украине в 2011 году.

На данном рисунке красными символами изображены температурные показатели, полученные в результате моделирования, а синими показаны значения за 2010 год. Из этого можно сделать вывод, что будет иметь место незначительное изменение температурных показателей в марте, сентябре и ноябре. В марте и сентябре средние значения  температур увеличатся, а в ноябре наоборот похолодает.

 

Список литературы:

1. Рамочная конвенция ООН об изменении климата. Первые десять лет [Электронный ресурс] / Кокорина Л.Р. //  РКИК ООН – 2004 г. – Режим доступа к статье: http://unfccc.int/resource/docs/publications/first_ten_years_ru.pdf - Название с экрана.

2. Климатический монитор [Электронный ресурс] / James E. Hansen // Среднее отклонение температуры поверхности планеты – 2009  г. – Режим доступа к статье: http://www.worldwarming.info/info/#CLIMATMONITOR – Название с экрана.

3.  The Community Earth System Model [Электронный ресурс] / Jim Hurrell // UCAR – 2010 г. – Режим доступа к статье: http://www2.ucar.edu/staffnotes/news/2746/community-earth-system-model - Название с экрана.