Том 25, номер 06, статья № 1

Аннотация:

С использованием климатической модели Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН выполнена оценка влияния геоинженерии на характеристики климата и углеродного цикла. Геоинженерное воздействие в модели реализуется в период 2020-2070 гг. с целью компенсации потепления, возникающего при агрессивном сценарии антропогенного воздействия RCP 8.5. При однородном распределении стратосферных сульфатов по горизонтали и полной компенсации глобально осредненного антропогенного потепления, развивающегося в XXI в. при этом сценарии, происходит уменьшение количества осадков, сопровождающееся региональными аномалиями температуры. Влияние геоинженерного воздействия на приток солнечной радиации к поверхности Земли и долю диффузной радиации в этом притоке существенно зависит от сезона. Геоинженерия приводит к уменьшению полной первичной продукции растений и запаса углерода в наземной растительности, особенно в таежных регионах Сибири. Глобальная полная первичная продукция при этом в 2060-2070 гг. по сравнению с расчетом без геоинженерного воздействия уменьшается на 17 ПгСЧг^-1, а глобальный запас углерода в наземной растительности - на 33 ПгС. С другой стороны, геоинженерная компенсация потепления приводит к тому, что в XXI в. почва не теряет, а накапливает углерод. Максимальное различие его запаса в почве между указанными расчетами равно 97 ПгС. Таким образом, геоинженерия замедляет накопление СО₂ в атмосфере при антропогенных эмиссиях на 52 млн^-1 в последние годы XXI в. Однако это не оказывает значимого влияния на климатическую эффективность геоинженерии.

Ключевые слова:

геоинженерия, стратосферный аэрозоль, углеродный цикл, климат, КМ ИФА РАН

Список литературы:

1. Climate Change 2007: The Physical Science Basis / S. Solomon, D. Qin, M. Manning et al. (eds.). Cambridge; N.Y.: Cambridge University Press, 2007. 996 p.
2. Мохов И.И., Елисеев А.В., Демченко П.Ф., Хон В.Ч., Акперов М.Г., Аржанов М.М., Карпенко А.А., Тихонов В.А., Чернокульский А.В. Климатические изменения и их оценки с использованием глобальной модели ИФА РАН // Докл. РAH. 2005. Т. 402, № 2. C. 243-247.
3. Будыко М.И. Изменение климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 280 c.
4. Schneider S.H. Earth systems engineering and management // Nature (Gr. Brit.). 2001. V. 409, N 6868. P. 417-421.
5. Израэль Ю.А. Эффективный путь сохранения климата на современном уровне - основная цель решения климатической проблемы // Метеорол. и гидрол. 2005. № 10. C. 5-9.
6. Crutzen P.J. Albedo enhancement by stratospheric sulfur injections: A contribution to resolve a policy dilemma? // Clim. Change. 2006. V. 77, N 3-4. P. 211-219.
7. Wigley T.M.L. A combined mitigation/geoengineering approach to climate stabilization // Science. 2006. V. 314, N 5798. P. 452-454.
8. Robock A., Oman L., Stenchikov G.L. Regional climate responses to geoengineering with tropical and Arctic SO2 injections // J. Geophys. Res. D. 2008. V. 113, N 16. D16101.
9. Trenberth K.E., Dai A. Effects of Mount Pinatubo volcanic eruption on the hydrological cycle as an analog of geoengineering // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34, N 15. L15702.
10. Matthews H.D., Caldeira K. Transient climate-carbon simulations of planetary geoengineering // Proc. Nat. Acad. Sci. 2007. V. 104, N 24. P. 9949-9954.
11. Brovkin V., Petoukhov V., Claussen M., Bauer E., Archer D., Jaeger C. Geoengineering climate by stratospheric sulfur injections: Earth system vulnerability to technological failure // Clim. Change. 2009. V. 92, N 3-4. P. 243-259.
12. Елисеев А.В., Мохов И.И. Модельные оценки эффективности ослабления и предотвращения глобального потепления климата в зависимости от сценариев контролируемых аэрозольных эмиссий в стратосферу // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2009. Т. 45, № 2. С. 232-244.
13. Елисеев А.В., Мохов И.И., Карпенко А.А. Предотвращение глобального потепления с помощью контролируемых эмиссий аэрозолей в стратосферу: глобальные и региональные особенности отклика температуры по расчетам с КМ ИФА РАН // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 6. С. 521-526.
14. Eliseev A.V., Chernokulsky A.V., Karpenko A.A., Mokhov I.I. Global warming mitigation by sulphur loading in the stratosphere: Dependence of required emissions on allowable residual warming rate // Theor. Appl. Climatol. 2010. V. 101, N 1-2. P. 67-81.
15. Чернокульский А.В., Елисеев А.В., Мохов И.И. Аналитические оценки эффективности предотвращения потепления климата контролируемыми аэрозольными эмиссиями в стратосферу // Метеорол. и гидрол. 2010. № 5. C. 16-26.
16. Tilmes S., Muller R., Salawitch R. The sensitivity of polar ozone depletion to proposed geoengineering schemes // Science. 2008. V. 320, N 5880. P. 1201-1204.
17. Roderick M.L., Farquhar G.D., Berry S.L., Noble I.R. On the direct effect of clouds and atmospheric particles on the productivity and structure of vegetation // Oecologia. 2001. V. 129, N 1. P. 21-30.
18. Gu L., Baldocchi D.D., Wofsy S.C., Munger J.W., Michalsky J.J., Urbanski S.P., Boden T.A. Response of a deciduous forest to the Mount Pinatubo eruption: Enhanced photosynthesis // Science. 2003. V. 299, N 5615. P. 2035-2038.
19. Mercado L.M., Bellouin N., Sitch S., Boucher O., Huntingford C., Wild M., Cox P.M. Impact of changes in diffuse radiation on the global land carbon sink // Nature (Gr. Brit.). 2009. V. 457, N 7241. P. 1014-1017.
20. Володин Е.М., Кострыкин С.В., Рябошапко А.Г. Моделирование изменения климата вследствие введения серосодержащих веществ в стратосферу // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. V. 47, № 4. P. 467-476.
21. Krakauer N.Y., Randerson J.T. Do volcanic eruptions enhance or diminish net primary production? Evidence from tree rings // Glob. Biogeochem. Cycles. 2003. V. 17, N 4. 1118.
22. Eliseev A.V., Mokhov I.I. Uncertainty of climate response to natural and anthropogenic forcings due to different land use scenarios // Adv. Atmos. Sci. 2011. V. 28, N 5. P. 1215-1232.
23. Елисеев А.В. Изменение климата и характеристик наземных экосистем при наличии антропогенного и естественного воздействия: Дис. … д.ф.-м.н. М.: Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, 2010. 331 с.
24. Angert A., Biraud S., Bonfils C., Fung I. CO2 seasonality indicates origins of post-Pinatubo sink // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31, N 11. L11103.
25. Barford C.C., Wofsy S.C., Goulden M.L., Munger J.W., Pyle E.H., Urbanski S.P., Hutyra L., Saleska S.R., Fitzjarrald D., Moore K. Factors controlling long- and short-term sequestration of atmospheric CO2 in a mid-latitude forest // Science. 2001. V. 294, N 5547. P. 1688-1691.
26. Law B.E., Falge E., Gu L., Baldocchi D.D., Bakwin P., Berbigier P., Davis K., Dolman A.J., Falk M., Fuentes J.D., Goldstein A., Granier A., Grelle A., Hollinger D., Janssens I.A., Jarvis P., Jensen N.O., Katul G., Mahli Y., Matteucci G., Meyers T., Monson R., Munger W., Oechel W., Olson R., Pilegaard K., Paw U.K.T., Thorgeirsson H., Valentini R., Verma S., Vesala T., Wilson K., Wofsy S. Environmental controls over carbon dioxide and water vapor exchange of terrestrial vegetation // Agric. Forest. Meteorol. 2001. V. 113, N 1-4. P. 97-120.
27. Елисеев А.В. Оценка изменения характеристик климата и углеродного цикла в XXI в. с учетом неопределенности значений параметров наземной биоты // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 2. C. 147-170.
28. Mokhov I.I., Eliseev A.V., Karpenko A.A. Decadal-to-centennial scale climate-carbon cycle interactions from global climate models simulations forced by anthropogenic emissions // Climate Change Research Trends / Ed. L.N. Peretz. N.Y., Hauppauge: Nova Sci. Publ., 2008. P. 217-241.
29. Rasch P.J., Crutzen P.J., Coleman D.B. Exploring the geoengineering of climate using stratospheric sulfate aerosols: The role of particle size // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35, N 2. L02809.
30. Brovkin V., Lorenz S.J., Jungclaus J., Raddatz T., Timmreck C., Reick C.H., Segschneider J., Six K. Sensitivity of a coupled climate-carbon cycle model to large volcanic eruptions during the last millennium // Tellus. B. 2010. V. 62, N 5. P. 674-681.
31. Фролькис В.А., Кароль И.Л. Моделирование влияния параметров стратосферного аэрозольного экрана на эффективность компенсации парникового потепления глобального климата // Оптика атмосф. и океана. 2010. V. 23, № 8. P. 710-722.
32. Frolicher T.L., Joos F., Raible C.C. Sensitivity of atmospheric CO2 and climate to explosive volcanic eruptions // Biogeosciences. 2011. V. 8, N 8. P. 2317-2339.
33. Friedlingstein P., Cox P., Betts R., Bopp L., von Bloh W., Brovkin V., Cadule P., Doney S., Eby M., Fung I., Bala G., John J., Jones C., Joos F., Kato T., Kawamiya M., Knorr W., Lindsay K., Matthews H.D., Raddatz T., Rayner P., Reick C., Roeckner E., Schnitzler K.-G., Schnur R., Strassmann K., Weaver A.J., Yoshikawa C., Zeng N. Climate-carbon cycle feedback analysis: Results from the C4MIP model intercomparison // J. Climate. 2006. V. 19, N 12. P. 3337-3353.