Введение
Форма изменения климата
Резкое изменение климата происходит, когда климатическая система вынуждена перейти в новое состояние со скоростью, определяемой её энергетическим балансом. Скорость перехода превышает скорость изменения внешних факторов, хотя она может включать в себя внезапные события, такие как столкновения с метеоритами. Таким образом, резкое изменение климата представляет собой отклонение, выходящее за рамки естественной изменчивости климата. К прошлым событиям относятся окончание коллапса карбоновых тропических лесов, период Позднего Дриаса, события Дансгора-Эшгера, события Хенриха и, возможно, также Палеоцен-Эоценовый Термальный Максимум. Этот термин также используется в контексте изменения климата для описания быстрого изменения климата, которое можно зафиксировать в течение жизни человека. Такое резкое изменение климата может быть результатом обратных связей внутри климатической системы или достижения критических точек в ней. Ученые могут использовать различные временные масштабы при описании резких событий. Например, период начала Палеоцен-Эоценового Термального Максимума мог составлять от нескольких десятилетий до нескольких тысяч лет. Для сравнения, климатические модели предсказывают, что при сохраняющихся выбросах парниковых газов температура у поверхности Земли может выйти за пределы обычного диапазона изменчивости за последние 150 лет уже к 2047 году.
Определения
Резкое изменение климата можно определить как с точки зрения физики, так и с точки зрения последствий: "С точки зрения физики, это переход климатической системы в иное состояние за период времени, меньший, чем время действия вызвавшего его фактора. С точки зрения последствий, резкое изменение – это изменение, происходящее настолько быстро и неожиданно, что человеческим и природным системам трудно к нему адаптироваться. Эти определения взаимодополняют друг друга: первое дает представление о механизмах возникновения резкого изменения климата, а второе – объясняет, почему ему уделяется так много внимания в исследованиях."
Сроки
Время, в течение которого происходят события, описываемые как резкие, может сильно различаться. Изменения, зарегистрированные в климате Гренландии в конце последнего ледникового периода (молодого дряза), измеренные по данным ледяных кернов, указывают на внезапное потепление в течение нескольких лет. Другие резкие изменения включают события на Гренландии 11 270 лет назад и резкое потепление 22 000 лет назад в Антарктиде. В отличие от этого, палеоценово-эоценовый тепловый максимум мог начаться в период от нескольких десятилетий до нескольких тысяч лет. Наконец, модели земной системы прогнозируют, что при сохраняющихся выбросах парниковых газов уже к 2047 году температура у поверхности Земли может выйти за пределы диапазона изменчивости за последние 150 лет. Ученые отмечают: "Наш синтез современных знаний позволяет предположить, что различные критические элементы могут достичь своей критической точки в этом столетии под воздействием антропогенного изменения климата". В отчете Национального исследовательского совета США за 2013 год призывается обратить внимание на резкие последствия изменения климата, подчеркивая, что даже устойчивые, постепенные изменения в физической климатической системе могут иметь резкие последствия в других областях, таких как человеческая инфраструктура и экосистемы, при пересечении критических порогов. В отчете подчеркивается необходимость системы раннего предупреждения, которая могла бы помочь обществу лучше предвидеть внезапные изменения и возникающие последствия. Характерной чертой резких последствий изменения климата является то, что они происходят быстрее, чем ожидалось. Этот фактор делает особенно уязвимыми неподвижные экосистемы с ограниченной способностью реагировать на резкие изменения, такие как лесные экосистемы. Вероятность резких изменений для некоторых климатических обратных связей может быть низкой. Факторы, которые могут повысить вероятность резкого изменения климата, включают более высокие масштабы глобального потепления, более быстрое потепление и потепление, сохраняющееся в течение более длительных периодов времени. Потенциальная резкая обратная связь, связанная с образованием термокарстовых озер в Арктике в результате оттаивания вечной мерзлоты и высвобождения дополнительного парникового газа метана, в настоящее время не учитывается в климатических моделях.
Прошлые события
В палеоклиматических записях выявлено несколько периодов резких изменений климата. Примечательные примеры включают:
About 25 climate shifts, called Dansgaard–Oeschger cycles, which have been identified in the ice core record during the glacial period over the past 100,000 years. The Younger Dryas event, notably its sudden end. It is the most recent of the Dansgaard–Oeschger cycles and began 12,900 years ago and moved back into a warm and wet climate regime about 11,600 years ago. It has been suggested that "the extreme rapidity of these changes in a variable that directly represents regional climate implies that the events at the end of the last glaciation may have been responses to some kind of threshold or trigger in the North Atlantic climate system." A model for this event based on disruption to the thermohaline circulation has been supported by other studies. although potential alternative mechanisms have been identified. This was associated with rapid ocean acidification
The Permian–Triassic Extinction Event, in which up to 95% of all species became extinct, has been hypothesized to be related to a rapid change in global climate. Another example is the Antarctic Cold Reversal, c. 14,500 years before present (BP), which is believed to have been caused by a meltwater pulse probably from either the Antarctic ice sheet or the Laurentide Ice Sheet. These rapid meltwater release events have been hypothesized as a cause for Dansgaard–Oeschger cycles,
A 2017 study concluded that similar conditions to today's Antarctic ozone hole (atmospheric circulation and hydroclimate changes), ~17,700 years ago, when stratospheric ozone depletion contributed to abrupt accelerated Southern Hemisphere deglaciation. The event coincidentally happened with an estimated 192 year series of massive volcanic eruptions, attributed to Mount Takahe in West Antarctica.
Около 25 климатических сдвигов, называемых циклами Дэнсгаарда-Оешгера, идентифицированных в кернах льда в течение последнего ледникового периода за последние 100 000 лет. Событие молодого дриаса, особенно его внезапное завершение. Это самый поздний из циклов Дэнсгаарда-Оешгера, начавшийся 12 900 лет назад и перешедший к теплому и влажному климату примерно 11 600 лет назад. Предполагается, что "чрезвычайная скорость этих изменений в параметре, непосредственно отражающем региональный климат, указывает на то, что события в конце последнего оледенения могли быть ответом на некий порог или триггер в североатлантической климатической системе". Модель этого события, основанная на нарушении термохалинной циркуляции, подтверждается другими исследованиями, хотя были выявлены и потенциальные альтернативные механизмы. Это было связано с быстрым закислением океана.
About 25 climate shifts, called Dansgaard–Oeschger cycles, which have been identified in the ice core record during the glacial period over the past 100,000 years. The Younger Dryas event, notably its sudden end. It is the most recent of the Dansgaard–Oeschger cycles and began 12,900 years ago and moved back into a warm and wet climate regime about 11,600 years ago. It has been suggested that "the extreme rapidity of these changes in a variable that directly represents regional climate implies that the events at the end of the last glaciation may have been responses to some kind of threshold or trigger in the North Atlantic climate system." A model for this event based on disruption to the thermohaline circulation has been supported by other studies. although potential alternative mechanisms have been identified. This was associated with rapid ocean acidification
The Permian–Triassic Extinction Event, in which up to 95% of all species became extinct, has been hypothesized to be related to a rapid change in global climate. Another example is the Antarctic Cold Reversal, c. 14,500 years before present (BP), which is believed to have been caused by a meltwater pulse probably from either the Antarctic ice sheet or the Laurentide Ice Sheet. These rapid meltwater release events have been hypothesized as a cause for Dansgaard–Oeschger cycles,
A 2017 study concluded that similar conditions to today's Antarctic ozone hole (atmospheric circulation and hydroclimate changes), ~17,700 years ago, when stratospheric ozone depletion contributed to abrupt accelerated Southern Hemisphere deglaciation. The event coincidentally happened with an estimated 192 year series of massive volcanic eruptions, attributed to Mount Takahe in West Antarctica.
Событие пермско-триасового вымирания, в ходе которого вымерло до 95% всех видов, предполагается связанным с быстрым изменением глобального климата. Другой пример – Антарктический холодный реверс, около 14 500 лет назад (BP), который, как считается, был вызван мощным выбросом талой воды, вероятно, из Антарктического или Лаврентийского ледниковых щитов. Эти быстрые выбросы талой воды выдвигались в качестве причины циклов Дэнсгаарда-Оешгера.
About 25 climate shifts, called Dansgaard–Oeschger cycles, which have been identified in the ice core record during the glacial period over the past 100,000 years. The Younger Dryas event, notably its sudden end. It is the most recent of the Dansgaard–Oeschger cycles and began 12,900 years ago and moved back into a warm and wet climate regime about 11,600 years ago. It has been suggested that "the extreme rapidity of these changes in a variable that directly represents regional climate implies that the events at the end of the last glaciation may have been responses to some kind of threshold or trigger in the North Atlantic climate system." A model for this event based on disruption to the thermohaline circulation has been supported by other studies. although potential alternative mechanisms have been identified. This was associated with rapid ocean acidification
The Permian–Triassic Extinction Event, in which up to 95% of all species became extinct, has been hypothesized to be related to a rapid change in global climate. Another example is the Antarctic Cold Reversal, c. 14,500 years before present (BP), which is believed to have been caused by a meltwater pulse probably from either the Antarctic ice sheet or the Laurentide Ice Sheet. These rapid meltwater release events have been hypothesized as a cause for Dansgaard–Oeschger cycles,
A 2017 study concluded that similar conditions to today's Antarctic ozone hole (atmospheric circulation and hydroclimate changes), ~17,700 years ago, when stratospheric ozone depletion contributed to abrupt accelerated Southern Hemisphere deglaciation. The event coincidentally happened with an estimated 192 year series of massive volcanic eruptions, attributed to Mount Takahe in West Antarctica.
Исследование 2017 года показало, что условия, аналогичные современной антарктической озоновой дыре (изменения атмосферной циркуляции и гидроклимата), существовали примерно 17 700 лет назад, когда истощение стратосферного озона способствовало резкому ускорению деглациации Южного полушария. Это событие совпало с серией массивных вулканических извержений, продолжавшихся, по оценкам, 192 года и связанных с вулканом Такахе в Западной Антарктиде.
About 25 climate shifts, called Dansgaard–Oeschger cycles, which have been identified in the ice core record during the glacial period over the past 100,000 years. The Younger Dryas event, notably its sudden end. It is the most recent of the Dansgaard–Oeschger cycles and began 12,900 years ago and moved back into a warm and wet climate regime about 11,600 years ago. It has been suggested that "the extreme rapidity of these changes in a variable that directly represents regional climate implies that the events at the end of the last glaciation may have been responses to some kind of threshold or trigger in the North Atlantic climate system." A model for this event based on disruption to the thermohaline circulation has been supported by other studies. although potential alternative mechanisms have been identified. This was associated with rapid ocean acidification
The Permian–Triassic Extinction Event, in which up to 95% of all species became extinct, has been hypothesized to be related to a rapid change in global climate. Another example is the Antarctic Cold Reversal, c. 14,500 years before present (BP), which is believed to have been caused by a meltwater pulse probably from either the Antarctic ice sheet or the Laurentide Ice Sheet. These rapid meltwater release events have been hypothesized as a cause for Dansgaard–Oeschger cycles,
A 2017 study concluded that similar conditions to today's Antarctic ozone hole (atmospheric circulation and hydroclimate changes), ~17,700 years ago, when stratospheric ozone depletion contributed to abrupt accelerated Southern Hemisphere deglaciation. The event coincidentally happened with an estimated 192 year series of massive volcanic eruptions, attributed to Mount Takahe in West Antarctica.
Возможные прекурсоры
Наиболее резкие изменения климата, вероятно, обусловлены внезапными сдвигами в циркуляции, аналогичными прорезанию нового русла реки в результате наводнения. Наиболее известными примерами являются несколько десятков остановок Меридиональной циркуляции опрокидывания Северной Атлантики во время последнего ледникового периода, которые повлияли на климат во всем мире. Текущее потепление Арктики и продолжительность летнего сезона считаются резкими и масштабными. В 1997 году Лабрадорское море, второй по величине район интенсивного смешения вод, прекратило функционировать на десять лет. Хотя одновременных остановок за 50 лет наблюдений не зафиксировано, предыдущие полные остановки имели серьезные последствия для климата во всем мире. Одним из источников резких изменений климата является механизм обратной связи, когда событие потепления вызывает изменение, которое усиливает дальнейшее потепление. То же самое справедливо и для охлаждения. Примеры таких механизмов обратной связи:
Обратная связь «лёд-альбедо», при которой продвижение или отступление ледяного покрова изменяет альбедо («белизну») Земли и её способность поглощать солнечную энергию. Обратная связь углерода в почве – это высвобождение углерода из почв в ответ на глобальное потепление. Гибель и выгорание лесов из-за глобального потепления.
Вулканизм
Изостатический отскок, вызванный отступлением ледников (разгрузкой) и увеличением местной солености, связывают с усилением вулканической активности в начале резкого потепления Bølling–Allerød. Этот процесс сопутствует периоду интенсивной вулканической активности, указывая на взаимодействие между климатом и вулканизмом: возможно, усиленное кратковременное таяние ледников из-за изменения альбедо, вызванного выпадением частиц на их поверхность.