Временные масштабы отклика глобального углеродного цикла на внешние воздействия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Сделана оценка характерных временных масштабов отклика глобально осредненной модели климата с углеродным циклом на внешние воздействия с анализом спектра линеаризованного оператора эволюции соответствующей динамической системы. В модели проявляются временные масштабы отклика около 4–6 лет (связанного с динамикой углерода в растительности) и в интервале 20–100 лет (связанного с динамикой углерода в негумифицированных резервуарах почвы). При учете эффекта гумификации в модели выявляется временной масштаб отклика порядка нескольких тысячелетий. Для замкнутого углеродного цикла выявляется временной масштаб 102 лет, который характеризует совместные изменения резервуаров атмосферы и океана. При высокой универсальности предложенного подхода его можно использовать для широкого круга задач.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Д. Савина

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: eliseev.alexey.v@mail.ru

физический факультет

Россия, Москва

А. В. Елисеев

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: eliseev.alexey.v@mail.ru

физический факультет

Россия, Москва; Москва; Казань

И. И. Мохов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук; Московский физико-технический институт

Email: eliseev.alexey.v@mail.ru

академик РАН

Россия, Москва; Москва; Москва

Список литературы

  1. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / V. Masson-Delmotte, et al. (eds.). Cambridge Univ. Press., 2021.
  2. Eliseev A. V., Demchenko P. F., Arzhanov M. M., et al. Transient hysteresis of near-surface permafrost response to external forcing // Clim. Dyn. 2014. V. 42. № 5–6. P. 1203–1215.
  3. Елисеев А.В., Демченко П. Ф., Аржанов М. М., Мохов И. И. Гистерезис зависимости площади приповерхностной вечной мерзлоты от глобальной температуры // ДАН. 2012. Т. 444. № 4. С. 444–447.
  4. Kim S.-K., Shin J., An S.-I., et al. Widespread irreversible changes in surface temperature and precipitation in response to CO2 forcing // Nature Clim. Change. 2022. V. 12. № 9. P. 834–840.
  5. Мурышев К. Е., Елисеев А. В., Мохов И. И., Тимажев А. В. Взаимное запаздывание между изменениями температуры и содержания углекислого газа в атмосфере в простой совместной модели климата и углеродного цикла // ДАН. 2015. Т. 463. № 6. С. 708–712.
  6. Muryshev K. E., Eliseev A. V., Mokhov I. I., Timazhev A. V. Lead-lag relationships between global 650 mean temperature and the atmospheric CO2 content in dependence of the type and time scale of the forcing // Glob. Planet. Change. 2017. V. 148. P. 29–41.
  7. Мохов И. И. Изменения климата: причины, риски, последствия, проблемы адаптации и регулирования // Вестник РАН. 2022. Т. 92. № 1. С. 3–14.
  8. Kwon O., Schnoor J. L. Simple global carbon model: The atmosphere-terrestrial biosphere-ocean interaction // Glob. Biogeochem. Cycles. 1994. V. 8. № 3. P. 295–305.
  9. Friend A., Lucht W., Rademacher T., et al. Carbon residence time dominates uncertainty in terrestrial vegetation responses to future climate and atmospheric CO2 // Proc. Nat. Acad. Sci. .2013. V. 111. № 9. P. 3280–3285.
  10. Carvalhais N., Forkel M., Khomik M., et al. Global covariation of carbon turnover times with climate in terrestrial ecosystems // Nature. 2014. V. 514. № 7521 P. 213–217.
  11. Koven C. D., Chambers J. Q., Georgiou K., et al. Controls on terrestrial carbon feedbacks by productivity versus turnover in the CMIP5 Earth System Models // Biogeosciences. 2015. V. 12. № 17. Р. 5211–5228.
  12. Wu D., Piao S., Zhu D., et al. Accelerated terrestrial ecosystem carbon turnover and its drivers // Global Change Biology. 2020. V. 26. № 9. P. 5052–5062.
  13. Будыко М. И. О происхождении ледниковых эпох // Метеорология и гидрология. 1968. № 11. С. 3–12.
  14. Eliseev A. V., Mokhov I. I. Carbon cycle-climate feedback sensitivity to parameter changes of a zero-dimensional terrestrial carbon cycle scheme in a climate model of intermediate complexity // Theor. Appl. Climatol. 2007. V. 89. № 1–2. P. 9–24.
  15. Елисеев А. В. Глобальный цикл CO2: основные процессы и взаимодействие с климатом // Фундаментальная и прикладная климатология. 2017. Т. 4. С. 9–31.
  16. Zaehle S., Sitch S., Smith B., Hatterman F. Effects of parameter uncertainties on the modeling of terrestrial biosphere dynamics // Glob. Biogeochem. Cycles. 2005. V. 19. № 3. GB3020
  17. Lasaga A. C. The kinetic treatment of geochemical cycles // Geochim. Cosmochim. Acta. 1980. V. 44. № 6. Р. 815–828.
  18. Мохов И. И. Диагностика структуры климатической системы. СПб: Гидрометеоиздат, 271 с.
  19. Held I. M., Soden B. J. Robust responses of the hydrological cycle to global warming // J. Climate. 2006. V. 19. № 21. P. 5686–5699.
  20. Елисеев А. В. Линейные и нелинейные аспекты отклика климата на внешние воздействия // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2023. Т. 66. № 2. С. 87–103.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Интервалы изменения временных масштабов отклика на внешнее воздействие для варианта 3 модели (в зависимости от значений ее параметров). По оси абсцисс указан номер собственного числа линеаризованного оператора эволюции для рассматриваемой модели.

Скачать (79KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Подобно рис. 1, но для варианта 4 модели.

Скачать (78KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024