Наблюдаемый и прогнозируемый рост приповерхностной температуры воздуха западной части российской Арктики по данным наблюдений, реанализам и моделям CMIP6

Представлены результаты нашей работы [Серых и Толстиков, 2024], в которой проведен анализ изменений приповерхностной температуры воздуха (ПТВ) в западной части российской Арктики за период надежных инструментальных наблюдений и прогноз ее возможных изменений до конца XXI в. по результатам моделирования.
Для исследования произошедших изменений использованы среднемесячные данные ПТВ реанализа глобального климата и погоды пятого поколения Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды ECMWF Reanalysis v5 (ERA5) на сетке 0,25×0,25° за 1940-2023 гг. Производилось усреднение ПТВ для региона западной части российской Арктики (60-80° с. ш., 30-90° в. д.). Данный регион выбран, поскольку изменения климата в нем за 1980-2021 гг. подробно исследованы нами в работах [Серых и Толстиков, 2022а, 2022б]. Изменения полученных временных рядов оценивались с помощью разностей средних значений за 30-летние периоды. Для проверки полученных результатов использованы среднемесячные данные метеостанций, расположенных в рассматриваемом регионе.
Для анализа произошедших и возможных будущих изменений ПТВ использованы результаты модельных экспериментов шестого этапа Проекта сравнения совместных климатических моделей CMIP (CMIP6). Моделирование будущего изменения климата координируется Проектом сценариев взаимного сравнения моделей (ScenarioMIP), в рамках которого исследуются изменения климата при различных возможных сценариях SSP выбросов парниковых газов и изменений в землепользовании. Для проверки того, насколько хорошо модели воспроизводят произошедшие изменения ПТВ исследуемого региона, использованы результаты эксперимента Historical, в котором присутствует форсинг от исторических изменений концентрации парниковых газов, солнечной активности и извержений вулканов.
Средняя ПТВ западной части российской Арктики менялась неравномерно на протяжении 1940-2023 гг. Так, на протяжении 1940-1980 гг. она в среднем была практически постоянна, если принять во внимание, что в данной работе мы рассматриваем междесятилетние климатические изменения ПТВ. Межгодовая климатическая изменчивость температуры отдельных частей рассматриваемого региона исследована нами ранее в [Serykh and Kostianoy, 2019; Серых и Толстиков, 2020]. В 1980-2000 гг. наблюдался рост ПТВ, который затем в 2000-2023 гг. существенно ускорился. Таким образом, можно предположить, что на рубеже XX и XXI вв. в климатической системе западной части российской Арктики произошли существенные изменения – переход в новую фазу климата, повлекший за собой быстрый рост ПТВ [Серых и др., 2022].
Для сценария SSP1-2.6 характерно немедленное и существенное сокращение глобальных выбросов парниковых газов, при этом ПТВ западной части российской Арктики к концу XXI в. вырастет по отношению к началу XXI в. приблизительно на 2-4°C со стандартным отклонением 1-2°C. Сильнее всего ПТВ повысится на севере исследуемого региона (приблизительно на 4°C). Сценарий SSP1-2.6 является наиболее оптимистичным, но и наименее правдоподобным.
Согласно сценарию SSP2-4.5, предусмотрено сокращение глобальных выбросов CO2 начиная с середины XXI в. При этом средняя ПТВ западной части российской Арктики продолжит расти вплоть до конца XXI в., хотя во второй половине XXI в. этот рост замедлится. Так, согласно сценарию SSP2-4.5, рост средней ПТВ в исследуемом регионе составит приблизительно 4-6°C с величинами около 6°C на севере и около 4°C на юге региона. Данный сценарий более вероятен по сравнению с SSP1-2.6.
Сценарий SSP3-7.0 предусматривает увеличение объема выбросов парниковых газов вплоть до конца XXI в., и их концентрация в атмосфере станет значительно выше современной. При таком сценарии средняя ПТВ западной части российской Арктики к концу XXI в. повысится приблизительно на 5-8°C, рост ПТВ на юге исследуемого региона составит около 5°C, и около 8°C – на севере. Изменения глобальных выбросов CO2 по сценарию SSP3-7.0 являются прямым продолжением того, что происходило во второй половине XX в. и начале XXI в. Без принятия соответствующих мер этот сценарий вполне вероятен.
Наиболее экстремальный сценарий SSP5-8.5 предполагает самое быстрое увеличение парниковых газов в атмосфере. При его развитии ПТВ в западной части российской Арктики повысится приблизительно на 6-10°C со стандартным отклонением около 2°C. Наибольший рост ПТВ произойдет на севере западной части российской Арктики (около 10°C), наименьший – на юге региона (приблизительно на 6°C).
Согласно прогнозу по ансамблю из 33-х моделей CMIP6 в ближайшие 30 лет средняя ПТВ западной части российской Арктики вырастет приблизительно на 2-3°С в малой зависимости от сценария SSP, причем на севере исследуемого региона рост ПТВ может составить более 3°С, а на юге – около 2°С. Таким образом, разница средней ПТВ между севером и югом исследуемого региона сократится на протяжении XXI в. при любом из рассмотренных сценариев SSP.