Προβολές της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής

όπως αυτές υπολογίζονται με την χρήση κλιματικών μοντέλων

Ζεμπιλά Μελίνα

Καταναγκασμός απόκλισης κλίματος από την θέση ισορροπίας και κλιματική

απόκριση

Ισορροπία θερμότητας:dH/dt=F-aT (1)dH0/dt=dH/dt=F0 (2)

(1)^(2)=> F= F0 +aT (3)

Ισοδύναμο CO2

Αύξηση CO2 κατά 1% ανά έτος Παροδική κλιματική απόκριση (TCR)

Καταναγκασμός απόκλισης κλίματος από την θέση ισορροπίας και κλιματική

απόκριση

Κλιματική ευαισθησία σε συνθήκες ισορροπίας (ECS):Τ2x=F2x/a (4)

Ενεργός κλιματική ευαισθησία (ECS): σε συνθήκες μη ισορροπίας, έχουμε

1/ae=T/(F-dH0/dt)=T/(F-F0) (5) και

Te=F2x/ae (6) Δέσμευση θέρμανσης (WC)

Καταναγκασμός απόκλισης κλίματος από την θέση ισορροπίας και κλιματική

απόκριση

Στην εικόνα δίδεται η μέση παγκόσμια μεταβολή θερμοκρασίας συναρτήσει του χρόνου

Η κόκκινη καμπύλη αντιστοιχεί σε AOGCM, ενώ η πράσινη αντιστοιχεί σε απλό μοντέλο

Εξομοίωση της εξαναγκασμένης κλιματικής αλλαγής

Σήμα έναντι θορύβου Τ=Τ0+Τ0΄ (7)

Τ=Τ0+Τf+Τ΄ (8)

(7)^(8)=>ΔΤ=Τf+(Τ΄-Τ0΄)=Τf+Τ“ (9) Σύνολα και μέσοι όροι {ΔΤ}=Τf+{ΔΤ"} (10) σ2

ΔΤ={(ΔΤ-{ΔΤ})2}={(Τ"- {ΔΤ"})2}=σ2Ν(11)

Σήμα/θόρυβο {ΔΤ}/ σΔΤ

Εξομοίωση της εξαναγκασμένης κλιματικής αλλαγής

Διαφορές θερμοκρασίας για τα έτη 1975-1995 και 2000-2010

Εξομοίωση της εξαναγκασμένης κλιματικής αλλαγής

Σύνολο πολλών μοντέλων Τ=Τ0+ΤF+Τm+Τ΄ (12) {ΔΤ}=ΤF+{Τm}+{Τ"} (13) σ2

ΔΤ=σ2Ν+σ2

Μ (14) σ2

Μ = {(Τm-{Τm})2} (15) Αβεβαιότητα αβεβαιότητα στα σενάρια αβεβαιότητα στην απόκριση των

μοντέλων αβεβαιότητα λόγω ελλειπόντων και/ή

εσφαλμένων φυσικών διαδικασιών

Εξομοίωση της εξαναγκασμένης κλιματικής αλλαγής

Δίνονται, στα διαγράμματα, η χρονική μεταβολή της θερμοκρασίας και του υετού

TCR(61-80)=1,1-3,1 oC (16) Ρ(61-80)=-0,2-5,6% (19)

{TCR}=1,8 oC (17) {Ρ}=2,5% (20) σ TCR=0,4 oC (18) σΡ=1,5% (21)

Κατηγορίες εξομοιώσεων1.Με χρήση ιδανικών μεταβολών, π.χ. 1%/έτος αύξηση

του CO2

{ΔΤ2}=T2f+σ2

Μ+σ2Ν (22)

Στα διαγράμματα φαίνονται οι τρεις όροι για εξομοιώσεις σε παγκόσμια κλίμακα του τετραγώνου της μεταβολής της θερμοκρασίας και του υετού

Κατηγορίες εξομοιώσεων

2.Με καθορισμένη χρονική εξέλιξη των μελλοντικών μεταβολών Στο διάγραμμα φαίνονται οι μεταβολές της θερμοκρασίας

και του υετού σε σύγκριση με τα έτη 1961-1990 έχουμε: {ΔΤ}(2021-2050)=1,3 οC (23) {ΔΡ} (2021-2050)=1,5% (25) σΔΤ (2021-2050)=0,8-1,7 οC(24) σΔΡ (2021-2050)=0,5-3,35(26)

Κατηγορίες εξομοιώσεων3.Με αρχή το τέλος του 20ου αι. και τέλος το έτος 2100 Στο διάγραμμα φαίνονται οι μεταβολές της θερμοκρασίας και του

υετού σε σύγκριση με τα έτη 1961-1990Για το Α2 σενάριο έχουμε: {ΔΤ}(2071-2100)=3,0 οC (27) {ΔΡ} (2071-2100)=3,9% (29) σΔΤ (2071-2100)=1,3-4,5 οC(28) σΔΡ (2071-2100)=1,3-6,8 (30)Για το Β2 σενάριο έχουμε: {ΔΤ}(2071-2100)=2,2 οC (31) {ΔΡ} (2071-2100)=3,3% (33) σΔΤ (2071-2100)=0,9-3,4 οC(32) σΔΡ (2071-2100)=1,2-6,1 (34)

Σύγκριση των αποτελεσμάτων των τριών κατηγοριών εξομοίωσης

Υποδείγματα της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής

Υποδείγματα της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής

Υποδείγματα της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής

Συμπεράσματα

Η χιονοκάλυψη και ο βαθμός έκτασης των παγόβουνων μειώνεται στο Β. ημισφαίριο. Η μέση παγκόσμια βροχόπτωση αυξάνεται

Η στεριά θερμαίνεται γρηγορότερα απ’ ότι η θάλασσα

Η αύξηση της θερμοκρασίας είναι μικρότερη στον Β. ατλαντικό και στις συνεχώς ορατές πάνω από τον ορίζοντα περιοχές του Ν. ημισφαιρίου

Μείωση της ημερήσιας θερμοκρασιακής διαφοράς Στις τροπικές περιοχές έχουμε αύξηση τoυ υετού,

μικρή αύξηση στα μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη και μείωση στις υποτροπικές περιοχές

Ανακεφαλαίωση

Ο λόγος σήμα/θόρυβο είναι μεγαλύτερος για την θερμοκρασία επιφανείας παρά για την υετό

Συμπεριλαμβάνοντας το άμεσο αποτέλεσμα των θειικών αιωρούμενων σωματιδίων, παρατηρείται μείωση της αύξησης της μέσης θερμοκρασίας στα μέσα του 21ου αι.

Οι γεωγραφικές λεπτομέρειες είναι λιγότερο σημαντικές από τις διαφορές μεταξύ των μοντέλων

Η ένταση των βροχοπτώσεων αυξάνεται Ξηρασία στις μεσοηπειρωτικές περιοχές

το καλοκαίρι

Σύγκριση της μεταβολής θερμοκρασίας από διάφορα μοντέλα

Η εξέλιξη της μεταβολής της μέσης θερμοκρασίας με βάση την σταθεροποίηση

των θερμοκηπικών αερίων

Οι μαύρες διακεκομμένες γραμμές εκφράζουν την αβεβαιότητα

Μετά το έτος 2100 οι εκπομπές αερίων εκτός CO2 θεωρούνται σταθερές

Παράγοντες που συνεισφέρουν στην απόκριση του κλιματικού συστήματος

Κλιματική ευαισθησία σε συνθήκες ισορροπίας (ECS),από τα μοντέλα AGCMs και μικτού ανώτερου στρώματος ωκεανού

Παράγοντες που συνεισφέρουν στην απόκριση του κλιματικού συστήματος

Κλιματική ευαισθησία, από τα μοντέλα AGCMs και OGCMs

Παράγοντες που συνεισφέρουν στην απόκριση του κλιματικού συστήματος

Ενεργός κλιματική ευαισθησία (ECS)

Η ενεργός θερμοκρασία είναι σε συμφωνία με την αντίστοιχη σε συνθήκες ισορροπίας

Ωστόσο σε κάποια μοντέλα δεν υπάρχει αυτή η σχετική συμφωνία, πράγμα που καθιστά αναγκαία την περαιτέρω διερεύνηση του θέματος

Ο ρόλος της κλιματικής ευαισθησίας και της απορρόφησης θερμότητας από τους

ωκεανούς

Μοντέλα με υψηλή ενεργό κλιματική ευαισθησία έχουν και μεγάλη ροή θερμότητας στους ωκεανούς, που πιθανόν να σχετίζεται με την θέρμανση και την ανανέωση των υδάτων στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη

Στο διάγραμμα φαίνονται οι μέσες τιμές των μεγεθών για τα έτη 60-80 από την εφαρμογή κάθε μοντέλου

Μεταβολές στην κυκλοφορία υφάλμυρου νερού

Η κυκλοφορία μειώνεται καθώς αυξάνεται συγκέντρωση CO2, ενώ παύει όταν το CO2 τετραπλασιαστεί.

Στο διάγραμμα φαίνεται η μεταφορά όγκου νερού από την Ατλαντική ζώνη μεταφοράς

Χρονικές κλίμακες αποκρίσεως του κλιματικού συστήματος

Μετά την σταθεροποίηση των μεταβολών:

Ο ρυθμός θέρμανσης μειώνεται

Η μεταβολή στην κυκλοφορία υφάλμυρου νερού επανέρχεται στην ρυθμισμένη από το μοντέλο τιμή

Μεταβολές στην διακύμανση του κλιματικού συστήματος

Εποχιακή μεταβολή Με τον διπλασιασμό του CO2

Ημερήσια μεταβολή βροχόπτωσης (αύξηση της μέσης βροχόπτωσης) Φράγματα κυκλοφορίας (αύξηση της επιμονής και του αριθμού των ηπειρωτικών

φραγμάτων) Ετήσια μεταβολή El niño (γενική ασυμφωνία) Μουσώνες(Ασιατικό καλοκαιρινό και χειμερινό μουσώνα)

Μεταβολές στην διακύμανση του κλιματικού συστήματος

Μεταβολή δεκαετιών και άνω Στατιστικές κυκλοφορίας (ΑΟ,ΝΑΟ,ΑΑΟ)

Συμπεράσματα

Το μέσο κλίμα του Ειρηνικού θα παρομοιάζει με το El niño

Αυξημένη μεταβολή της βροχόπτωσης κατά την διάρκεια των μουσώνων

Η μεταβολή των χαρακτηριστικών κλιματικών μεγεθών του El niño εξαρτάται από το μοντέλο

Η ΤΗC μειώνεται, ωστόσο στα περισσότερα μοντέλα δεν αναμένεται κατάρρευσή της

Έλλειψη συμπαγών αναλυτικών μεθόδων για την μελέτη των στατιστικών της κυκλοφορίας

Μεταβολές στα ακραία καιρικά φαινόμενα

Θερμοκρασία Στα διαγράμματα

φαίνονται οι τοπικές μεταβολές της μέσης μέγιστης και μέσης ελάχιστης θερμοκρασίας για τα έτη 2080-2100 σε σύγκριση με τα έτη 1975-1995

Μεταβολές στα ακραία καιρικά φαινόμενα

Βροχοπτώσεις και αγωγή θερμότητας Γενική αύξηση των βροχοπτώσεων Αύξηση/μείωση των καταιγίδων; Καταστροφές από χαλάζι Έξτρα-τροπικές καταιγίδες Αύξηση των χαμηλών βαρομετρικών συστημάτων

στο Β. ημισφαίριο

Μεταβολές στα ακραία καιρικά φαινόμενα

Τροπικοί κυκλώνες Διαμορφώνονται από το El niño =>αβεβαιότητα για τα

αποτελέσματα των εξομοιώσεων

Σχόλια για την μεταβολή των ακραίων καιρικών φαινομένων

Συμπεράσματα Τα extremes φαινόμενα υετού

αυξάνονται περισσότερο από την μέση τιμή υετού

Μείωση/αύξηση του αριθμού των καταιγίδων;

Αύξηση της έντασης τροπικών κυκλώνων

Συνοπτική περίληψη

Τέλος Παρουσίασης