Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Переходная характеристика климата кумулятивных выбросов углерода (TCRE) представляет собой отношение глобально усредненного изменения температуры поверхности на единицу диоксида углерода (СО 2 ) , излучаемого. [1] [2] [3] [4] [5] Поскольку выбрасываемый CO 2 демонстрирует время жизни в атмосфере в тысячелетнем масштабе времени, эта реакция задумана как величина, на которую глобальная температура изменяется в зависимости от общего количества углекислого газа в атмосфере. [6] [1] [3] Что касается совокупных выбросов CO 2 с течением времени, то, по разумным оценкам, глобальная температура будет изменяться линейно независимо от пути, выбранного для достижения пика CO 2.выбросы. [6] [1] [7] [8] [3] Это означает, что для определенного количества кумулятивных выбросов CO 2 можно ожидать известного глобального изменения температуры (в пределах диапазона неопределенности), что указывает на то, что сохранение глобального изменения температуры ниже определенных пороговых значений - это проблема ограничения совокупных выбросов CO 2 , что приводит к идее углеродного бюджета . [3] [4]

Расчет [ править ]

Формулы [ править ]

TCRE рассчитывается на основе формулы отношения изменения температуры к совокупным выбросам углерода (измеряемым как CO 2 ), который представляет собой чистый углерод, остающийся в атмосфере после учета соответствующих источников и поглотителей. [1] В качестве меры изменения углерода в атмосфере TCRE параметризует чувствительность климата и чувствительность к углероду, чтобы сформулировать величину, которая представляет собой изменение температуры (° C) на триллион тонн выбрасываемого углерода (Tt C). [1] [6] Это представлено следующей формулой из Matthews et al., 2009:

[1]

где,

  • ΔT = среднее изменение глобальной температуры (° C)
  • E T = совокупные выбросы диоксида углерода (Tt C)
  • ΔC A = изменение содержания углерода в атмосфере (Tt C)

и, 1Tt C = 3,7 Tt CO 2

TCRE также можно определить не с точки зрения реакции температуры на выделяемый углерод, а с точки зрения реакции температуры на изменение радиационного воздействия, как в Myhre et al., 2015: [9]

[9]

где,

  • RF = радиационное воздействие (Вт / м 2 ) на верхних слоях атмосферы (TOA)

Здесь TCRE используется для оценки предполагаемого линейного воздействия радиационного воздействия на изменение температуры в историческом анализе. [9]

Моделирование [ править ]

TCRE моделируется с использованием климатических моделей, которые моделируют выбросы углерода путем увеличения выбросов CO 2 на 1% в год по сравнению с доиндустриальными уровнями до тех пор, пока концентрация CO 2 в атмосфере не увеличится вдвое (2 x CO 2 ) или в четыре раза (4 x CO 2 ). . [10] [1] [3] [4] Поскольку все эти эксперименты начинаются с одной и той же начальной концентрации CO 2 в атмосфере (около 285 ppm [5] ), удвоение и учетверение происходят через 70 и 140 лет соответственно. Различные параметризации моделирования TCRE включают: сохранение выбросов CO 2 на постоянном уровне после четырехкратного увеличения; [5]моделирование чистых отрицательных выбросов после удвоения или четырехкратного увеличения; [7] прекращение выбросов после удвоения и продолжение модели до 10 000 лет; [11] или запуск расширенных сценариев RCP и оценка изменения температуры по совокупным выбросам при высоких концентрациях CO 2 . [8]

Температурный отклик [ править ]

Глобальный ответ [ править ]

Изменение глобальной температуры приблизительно линейно пропорционально совокупным выбросам углерода. [4] [3] Это означает, что для данного количества выбросов углерода можно разумно ожидать соответствующего количества глобального потепления . [1] [12] Модельные данные, синтезированные в Пятом отчете об оценке МГЭИК на основе имеющихся исследований, предполагают вероятное значение TCRE от 0,8 до 2,5 ° C на Tt C (или 1000 пг C). [4] В обзоре, посвященном TCRE, Matthews et al. (2018) оценивают TCRE как 0,8–2,4 ° C на Tt C и предлагают лучшую оценку с ограничениями по наблюдениям в 1,35 ° C на Tt C. [3]

Региональный ответ [ править ]

Хотя реакция средней глобальной температуры на совокупные выбросы приблизительно линейна, эта реакция неоднородна во всем мире. [3] [2] [13] Расчеты, проведенные Leduc et al., (2016), географической модели температурного отклика (региональный TCRE или RTCRE) показывают значения низких температурных изменений в экваториальных и тропических регионах океана и высокие значения изменение температуры более 4 ° C / Tt C в Арктике. [2] Точно так же они показывают явную разницу температурных откликов между сушей и океаном, которая в значительной степени является результатом круговорота тепла океана. [2] [5] [14]

Реакция на региональные осадки [ править ]

В отличие от положительной региональной температурной реакции, изменение региональных осадков в кумулятивные выбросы может быть положительным или отрицательным в зависимости от местоположения. [13] Партанен и др. (2017) показывают сильную положительную реакцию осадков в Арктике с отрицательной реакцией (что означает уменьшение количества осадков) в некоторых частях Южной Африки , Австралии, Северной и Южной Америки. [13]

Углеродный бюджет [ править ]

Основная статья: Бюджет выбросов

Наблюдаемые и рассчитанные линейные TCRE и RTCRE приводят к понятию углеродного бюджета. [1] [4] [12] [15] Углеродный баланс - это совокупное количество CO 2 , выделяемого антропологически как земной шар, которое приводит к установленному пределу глобального потепления. [1] [4] [12] [15] МГЭИК оценивает углеродный баланс, состоящий только из CO 2 (с вероятностью 50%), для поддержания температуры ниже 2 ° C на уровне 1210 PgC (или 1,21 Tt C). [4] С учетом 515 ПгС CO 2, выброшенного в период с 1870 по 2011 год, это оставляет только углеродный баланс CO 2 в размере 695 ПгС, что дает 50% шанс остаться ниже глобального изменения средней температуры на 2 ° C. [4]

См. Также [ править ]

  • Чувствительность климата
  • Глобальное потепление

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е г ч я J Мэттьюз, HD; Gillett, NP; Стотт, Пенсильвания; Зикфельд, К. (11 июня 2009 г.). «Пропорциональность глобального потепления кумулятивным выбросам углерода». Природа . 459 (7248): 829–832. DOI : 10,1038 / природа08047 . PMID  19516338 .
  2. ^ a b c d Leduc, M .; Мэтьюз, HD; де Элиа, Р. (4 января 2016 г.). «Региональные оценки переходной реакции климата на кумулятивные выбросы CO2». Изменение климата природы . 6 (5): 474–478. DOI : 10.1038 / NCLIMATE2913 .
  3. ^ Б с д е е г ч Matthews, HD; Zickfeld, K .; Knutti, R .; Аллен, MR (12 января 2018 г.). «Сосредоточьтесь на совокупных выбросах, глобальном углеродном балансе и последствиях для целей по смягчению последствий изменения климата» . Письма об экологических исследованиях . 13 : 010201. дои : 10,1088 / 1748-9326 / aa98c9 .
  4. ^ a b c d e f g h я Коллинз, М .; Knutti, R .; Arblaster, J .; Dufresne, J.-L .; Fichefet, T .; Friedlingstein, P .; Gao, X .; Gutowski, WJ; Johns, T .; Krinner, G .; Shongwe, M .; Тебальди, С .; Уивер, AJ; Венер, М. (2013). Stocker, TF; Qin, D .; Платтнер, Г.-К .; Тиньор, М .; Аллен, СК; Boschung, J .; Nauels, A .; Xia, Y .; Бекс, В. (ред.). «Долгосрочное изменение климата: прогнозы, обязательства и необратимость». В: Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
  5. ^ a b c d Gillett, Натан П .; Arora, Vivek K .; Мэтьюз, Дэймон; Аллен, Майлз Р. (09.09.2013). «Ограничение отношения глобального потепления к совокупным выбросам CO2 с помощью моделирования CMIP5 *». Журнал климата . 26 (18): 6844–6858. DOI : 10,1175 / jcli-d-12-00476.1 .
  6. ^ a b c Аллен, MR; Кадр, DJ; Хантингфорд, С .; Lowe, JA; Meinshausen, M .; Мейнсхаузен, Н. (30 апреля 2009 г.). «Потепление вызвано совокупными выбросами до триллионной тонны». Природа . 458 (7242): 1163–1166. DOI : 10,1038 / природа08019 . PMID 19407800 . 
  7. ^ a b Zickfeld, K .; MacDougall, AH; Мэтьюз, HD (12 мая 2016 г.). «О пропорциональности между глобальным изменением температуры и совокупными выбросами CO2 в периоды чистых отрицательных выбросов CO2» . Письма об экологических исследованиях . 11 (5): 055006. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / 11/5/055006 .
  8. ^ a b Токарская, КБ; Gillett, NP; Уивер, AJ; Арора, ВК; Эби М. (23 мая 2016 г.). «Реакция климата на пять триллионов тонн углерода». Изменение климата природы . 6 (9): 851–855. DOI : 10.1038 / NCLIMATE3036 .
  9. ^ a b c Myhre, Гуннар; Буше, Оливье; Бреон, Франсуа-Мари; Форстер, Пирс; Шинделл, Дрю (март 2015). «Снижение неопределенности в переходной реакции климата, поскольку воздействие CO2 доминирует над будущим изменением климата» (PDF) . Природа Геонауки . 8 (3): 181–185. DOI : 10.1038 / ngeo2371 . ISSN 1752-0908 .  
  10. ^ Уильямс, Ричард Дж .; Гудвин, Филип; Русенов, Васил М .; Бопп, Лоран (2016). «Структура для понимания переходной реакции климата на выбросы» . Письма об экологических исследованиях . 11 (1): 015003. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / 11/1/015003 . ISSN 1748-9326 . 
  11. ^ Frölicher, Thomas L .; Пэйнтер, Дэвид Дж. (2015). «Расширение взаимосвязи между глобальным потеплением и кумулятивными выбросами углерода на несколько тысячелетий» . Письма об экологических исследованиях . 10 (7): 075002. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / 10/7/075002 . ISSN 1748-9326 . 
  12. ^ a b c Кадр, Дэвид Дж .; Мейси, Адриан Х .; Аллен, Майлз Р. (21 сентября 2014 г.). «Накопленные выбросы и климатическая политика». Природа Геонауки . 7 (10): 692–693. DOI : 10.1038 / ngeo2254 .
  13. ^ a b c Партанен, Антти-Илари; Ледук, Мартин; Мэтьюз, Х. Дэймон (2017). «Сезонные изменения климата из-за кумулятивных выбросов CO 2» . Письма об экологических исследованиях . 12 (7): 075002. DOI : 10,1088 / 1748-9326 / aa6eb0 . ISSN 1748-9326 . 
  14. ^ Брайан, К .; Комро, ФГ; Manabe, S .; Спелман, MJ (1 января 1982 г.). «Переходная реакция климата на увеличение содержания углекислого газа в атмосфере» . Наука . 215 (4528): 56–58. DOI : 10.1126 / science.215.4528.56 . PMID 17790468 . 
  15. ^ a b Миллар, Ричард; Аллен, Майлз; Rogelj, Joeri; Фридлингштейн, Пьер (01.01.2016). «Совокупный углеродный бюджет и его последствия» (PDF) . Оксфордский обзор экономической политики . 32 (2): 323–342. DOI : 10.1093 / oxrep / grw009 . ISSN 0266-903X .