Климат катастроф Meteoweb.ru

1. Климат катастроф Meteoweb.ru

Часть первая.
Модели катастроф.

2. EdGCM – доступная среда климатических исследований

• EdGCM предоставляет
исследовательскую
глобальную модель
климата (GCM) с
удобным интерфейсом,
который можно
запускать на
настольном
компьютере. Впервые
студенты могут
исследовать тему
изменения климата так
же, как это делают
ученые-исследователи.

3. Солнечная постоянная

• Со́лнечная постоя́нная — суммарная мощность солнечного
излучения, проходящего через единичную площадку,
ориентированную перпендикулярно потоку, на расстоянии
одной астрономической единицы вне земной атмосферы. По
данным внеатмосферных измерений солнечная постоянная
составляет 1367 Вт/м²

4. Малый ледниковый период - 2

Солнечная постоянная (кВт/м2).
• Учитывалось только
изменение
солнечной
постоянной 2018 –
2100 гг.
1.3665
1.3664
1.3663
1.3662
1.3661
1.3660
КВт/м2
• В качестве модели
изменения была
принята аналогогия
с периодом «малого
ледникового
периода» 16 – 17
веков.
1.3666
1.3659
1.3658
1.3657
1.3656
1.3655
1.3654
1.3653
1.3652
1.3651
1.3650
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Солнечная постоянная (кВт/м2)
Годы

5. Результаты

Аномалия глобальной температуры Земли и
Солнечная постоянная
(Малый ледниковый период-2)
Аномалия глобальной температуры Земли и
2
солнечная постоянная (кВт/м ).
1.367
1.367
кВт/м2
1.366
1.365
1.364
1.363
1.362
-0.400
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Солнечная постоянная (кВт/м2)
Аномалия глобалоной температуры Земли
2018 год
Годы
Годы
Солнечная постоянная
Солнечная постоянная + вулканическая активность
Аномалия глобальной температуры
Аномалия температура континентов
Аномалия температуры поверхности океана
2018 год
2100
2090
2080
2070
2060
2050
2040
2030
2020
-0.300
2010
-0.200
2000
0.000
-0.100
1990
0.100
1980
0.200
1970
1.365
0.300
1960
1.361
0.600
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
-0.100
-0.200
-0.300
1950
Аномалия оС (1990 - 2000)
1.366

6. Климатическая катастрофа

• Большая часть
климатических
катастроф –
изменение
радиационного
баланса Земного
шара.
• Как правило
катастрофы
скоротечны на
фоне практически
стабильного
климата своей
эпохи.

7. Не периодические изменение климата

• - геологические (вулканическая
деятельность)
• - астрономические (импактные события)
• - антропогенные (термоядерная война,
геоинженерия, изменение газового
состава атмосферы)

8. Вулканическая активность

9.

Шкала вулканической активности
(также VEI, от англ. Volcanic Explosivity Index) — показатель
силы извержения вулкана, основанный на оценке объёма
извергнутых продуктов (тефра) и высоте столба пепла. Извержения
с показателем VEI 6 баллов и более могут вызывать
эффект вулканической зимы.

10. Теперь мы знаем, что почти все значительные изменения климата в мире за последние 1000 лет (за исключением глобального

потепления 20-го и
21-го веков) были вызваны взрывными извержениями VEI 6 и 7

11. Извержения ХХ века.

12.

Относительное снижение солнечной постоянной
в зависимости от массы SO2 (Мт)
0.60
0.55
Относительное снижение
соленечной постоянной
0.50
VEI 6
VEI 7
VEI 8
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
10000
1000
100
10
0.00
Масса извержния SO2 (Мт)
• Е/E0=M/16668 E0 – Солнечная постоянна

13.

Относительное снижение солнечной постоянной
в зависимости от массы SO2 (Мт)
0.10
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
VEI 6
VEI 7
VEI 8
0.02
0.01
Масса извержния SO2 (Мт)
10000
1000
100
0.00
10
Относительное снижение
соленечной постоянной
0.09

14. Физические причины изменения климата

1. Объем диоксида серы SO2 -1% от общей
массы извергнутого материла.
2. Масса вулканического материал попавшего в
стратосферу (1,5% от общей массы)
3. Извержение VEI 8 в максимуме (10 000 км3)
может ослабить поток солнечной радиации не
более чем на 60%.
4. За последние 30 миллионов лет не найдено
извержений с объемом выброса более 5500
км3 – это соответствует снижению потока
солнечной радиации на 30%

15. Импактное событие

• Импактное событие (англ. impact —
«удар, столкновение») — столкновение
крупного метеорита, астероида, кометы
или иного небесного тела с Землёй На
месте такого столкновения, как
правило, образуется кратер. Импактное
события могут быть весьма
разрушительны, так как способны
вызвать пожар.

16. «Глобальный пожар»

0.31
0.30
0.29
0.28
0.27
0.26
0.25
0.24
0.23
0.22
0.21
0.20
0.19
0.18
0.17
0.16
0.15
0.14
0.13
0.12
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
Евразия
"Средний континент"
Глобальный пожар
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
Относительная площадь
"глобального пожара"
Относительная площадь "глобального пожара"
в зависимости от диаметра импактора
Диаметр импактора (астериоида) км

17.

Ослабление солнечного излучения
в зависимости от диаметра импактора.
1.1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Диаметр астероида (км)
Суммарное ослабление солнечного света
Ослабление солнечного света пылью
Ослабление солнечного света сажей
Критическая фотосинтеческая освещенность
11.0
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.0
Относительная освещенность
1.0

18. Эмиссия парниковых газов

Итоговая эмиссия углекислого газа (ppm)
в зависимости от продолжительности горения (сутки)
"Глобальный пожар"
Эмиссия парниковых газов
3.0
2.5
1.5
1.0
0.5
Диаметр ударника (астероида) км
15 суток
10 суток
5 суток
11.0
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.0
ppm
2.0

19. Климатически важные факторы

• Пост импактный климат определяется в
первую очередь массой пыли образованной в
момент взрыва.
• На сажу «глобального пожара» приходиться
не более 10% от суммарного снижения
солнечной радиации.
• «Глобальный пожар» генерирует заметное
количество парниковых газов, что смягчает
общий климатический эффект.

20. Термоядерная война

• По своей сути термоядерная война
подобна любой иной природной
катастрофе.
• «Атомная бомба» - разрушает и
поджигает.

21.

Ослабление солнечного излучения
в зависимости от мощности использованого боезаряда (Мт)
2
Плотность населения 3000 чел./км
1.5
1.4
Относительное снижение
солнечной постоянной
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
Сажа
Пыль
Сажа+пыль
Прекращение фотосинтеза
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
1.2e+5
1.1e+5
1.0e+5
9.0e+4
8.0e+4
7.0e+4
6.0e+4
5.0e+4
4.0e+4
3.0e+4
2.0e+4
1.0e+4
0.0
0.0
Мегатонны
• Количество пыли зависит от суммарной мощности.
• Количество сажи зависит от плотности населения.

22.

Ослабление солнечного излучения
в зависимости от мощности использованого боезаряда (Мт)
2
Плотность населения 3000 чел./км
1.0
Относительное снижение
солнечной постоянной
0.9
0.8
Сажа
Пыль
Сажа+пыль
Прекращение фотосинтеза
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
18000
19000
20000
21000
22000
23000
24000
25000
26000
0.0
Мегатонны
• Исторически суммарный запас термоядерного оружия по всей
видимости не превышал 25690 Мт.
• В настоящее время запас не превышает 3000 – 5000 Мт.

23.

Итоговая эмиссия углекислого газа (ppm)
в зависимости от мощности использованого боезапаса (Мт)
140
120
ppm
100
80
60
40
20
1.2e+5
1.1e+5
1.0e+5
9.0e+4
8.0e+4
7.0e+4
6.0e+4
5.0e+4
4.0e+4
3.0e+4
2.0e+4
1.0e+4
0.0
0
Мегатонны
• Обширные пожары в городах и на природных
территориях должны в краткий срок привести к
эмиссии большого количества углекислого газа.

24. Климатически важные факторы

• В результате «ядерного взрыва»
развиваются пожары.
• «Городские» пожары генерирую
большой объем сажи и углекислого
газа.
• Сам ядерный взрыв (мощностью более
0,2 Мт) поднимает в стратосферу
порядка 0,04Мт пыли.

25. Климат катастроф

• Часть вторая

26. Портрет катастрофы

• Климатическая
катастрофа – это
всегда резкое
изменение
температуры,
которая буквально
«проваливается».
Достигнув «дна» климат начинает
неспешный путь к
прежнему состоянию.

27. «Ядерные времена года»

• «Ядерная осень» Глобальная температура
будет стремительно
понижается.
• «Ядерная зима» глобальная температура
планеты достигнет
минимальных отметок.
• «Ядерная весна» потепление сменит
«ядерную зиму». Самый
затяжных периодов продол
жительностью в 50 лет.
Глобальная температура
(Суперизвержение)
(-10 Вт/м2)
14
13
12
11
10
o
C
9
8
7
6
5
4
3
2
-2
-1
0
1
Начало осени
Начало весны
Зима
2
3
4
5
6
7
8
9
10

28. «Ядерное лето»

Месяцы
Среднемесячная температура воздуха
Сумма осадков (мм/10)
Начало "Ядерного лета"
132
120
108
96
84
72
60
48
36
24
12
0
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
-12
toC| мм/10
Динамика среднемесячной температур воздуха
и суммы осадков.
52N 35E
• «Ядерное лето» климатическое
явление, вызванное
различием в
скорости тепловой
реакции в системе
океан – континент.
Развивается по
окончании периода
снижения
прозрачности
атмосферы.

29.

22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
toC| мм/10
Динамика среднемесячной температур воздуха
и суммы осадков.
52N 35E
Месяцы
Среднемесячная температура воздуха
Сумма осадков (мм/10)
• «Ядерное лето» -обусловлено снижением количества
атмосферных осадков на континенте. Ядерное лето
характеризуется высокими значениями летних температур
воздуха и практически полным отсутствием атмосферных
осадков.

30. Климат и сельское хозяйство

• Сельское хозяйство пожалуй самое
слабое звено в теперешней
цивилизации. Оно во многом зависит от
внешних – неконтролируемых
человеком условий:
• осадки
• температура
• продолжительность вегетационного
периода

31.

Аномалия продолжительности вегетационного периода
(52N 35E)
1.1
1.0
0.9
%
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Годы

32.

• Простой показатель агроклимата
Сумма Эффективных температур.
o
Сумма Эффективных Температур 10 C
(52N 35E)
o
7000
7000
6000
6000
5000
5000
4000
4000
СЭТ10
СЭТ5
Сумма Эффективных Температур 5 C
(52N 35E)
3000
3000
2000
2000
1000
1000
0
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Дата

33. Урожай. Кукуруза

Урожайность кукурузы на силос.
(52N 35E)
65
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
60
55
50
45
40
ц/га
ц/га
Урожайность кукурузы.
(52N 35E)
35
30
25
20
15
10
5
0
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

34. Год без лета

Относительная продолжительность вегетационного периода.
Извержение вулкана Тамбора 1815 год.
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
1813
1814
1815
Онтарио (Канада)
Филадельфия (США)
Франкфурт (Германия)
Авиньон (Франция)
Утрехт (Нидерланды)
Год извержения
1816
Годы
1817
1818
1819

35.

Вулканическая активность
Импактное событие
Термоядерная война
«Ядерные» времена года