Top.Mail.Ru
искать
Экология. Инженерно-экологические изыскания

Объяснение наблюдаемого потепления многолетней мерзлоты в Северном полушарии антропогенной составляющей изменений климата

Авторы
ГУДМУНДСОН Л.Институт наук об атмосфере и климате Швейцарского федерального технологического института, г. Цюрих, Швейцария
КИРХНЕР Й.Берлинский университет имени Гумбольдта, г. Берлин, Германия
ГЕДЕКЕ А. Потсдамский институт исследований воздействий на климат Объединения имени Лейбница, г. Потсдам, Германия
НЕЦЛИ Й.Институт исследований снега и лавин (SLF) Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафтов (WSL); Исследовательский центр по изменениям климата, экстремальным явлениям и природным опасностям в альпийских регионах (CERC), г. Давос-Дорф, Швейцария.
БИСКАБОРН Б.К.Институт Альфреда Вегенера, Центр полярных и морских исследований имени Гельмгольца, г. Потсдам, Германия

Аннотация: Представляем вниманию читателей немного сокращенный (без дополнительных материалов) и адаптированный перевод статьи немецких и швейцарских исследователей «Объяснение наблюдаемого потепления многолетней мерзлоты в Северном полушарии антропогенной составляющей изменений климата» (Gudmundsson et al., 2022). Она была опубликована в журнале Environmental Research Letters («Записки по исследованиям окружающей среды») издательством британской благотворительной научной организации IOP (Institute of Physics – «Институт физики»), ставшей фактически международной. Эта статья находится в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0, которая позволяет распространять, переводить, адаптировать и дополнять ее при условии указания типов изменений и ссылки на первоисточник. В нашем случае полная ссылка на источник для представленного перевода (Gudmundsson et al., 2022) приведена в конце. Температура многолетней мерзлоты растет во всем мире, что может привести к неблагоприятным экологическим и социально-экономическим последствиям. Однако имеющиеся в доступной литературе объяснения этого процесса антропогенной составляющей изменений климата основываются главным образом на качественных данных. В представленной статье сравниваются ряды длительных измерений температуры многолетней мерзлоты, полученные в 15 скважинах в Северном полушарии, и изменения температуры грунтов на основе глобальных климатических моделей, разработанных на 6-м этапе Международного проекта сравнения объединенных моделей (Coupled Model Intercomparison Project 6, CMIP6), с использованием подхода, заключающегося в выявлении и объяснении изменений климата. Показывается, что ни доиндустриальная изменчивость климата, ни естественная составляющая его изменений в индустриальную эпоху не могут объяснить наблюдаемое увеличение температуры многолетней мерзлоты, полученное на основе усреднения реальных данных по всем скважинам. Однако результаты моделирования и наблюдений согласуются между собой, если учитывать влияние антропогенных выбросов на глобальную климатическую систему, воздействие чего на температуру многолетней мерзлоты обнаруживается в некоторых скважинах даже без усреднения. Таким образом, представленные данные подтверждают вывод о том, что антропогенная составляющая изменений климата является ключевым фактором потепления многолетней мерзлоты в Северном полушарии.

 

Ключевые слова: многолетняя мерзлота; глобальное потепление; выявление; объяснение.

DOI: 10.58339/2949-0677-2024-6-4-6-16

УДК: 551.345; 551.583

 

Ссылка для цитирования: Гудундсон Л., Кирхнер Й., Гедеке А., Нецли Й., Бискаборн Б.К. Объяснение наблюдаемого потепления многолетней мерзлоты в Северном полушарии антропогенной составляющей изменений климата (пер. с англ.) // Геоинфо. 2024. Т. 6. № 4. С. 6–16 DOI:10.58339/2949-0677-2024-6-4-6-16

 

Финансирование: Нет информации

 

Список литературы:

  1. Burke E.J., Zhang Y., Krinner G. Evaluating permafrost physics in the Coupled Model Intercomparison Project 6 (CMIP6) models and their sensitivity to climate change // Cryosphere. 2020. Vol. 14. P. 3155–3174.
  2. IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2019. DOI: https://doi.org/10.1017/9781009157964.
  3. Schuur E.A.G., Vogel J.G., Crummer K.G., Lee H., Sickman J.O., Osterkamp T.E. The effect of permafrost thaw on old carbon release and net carbon exchange from tundra // Nature. 2009. Vol. 459. P. 556–559.
  4. Schuur E.A.G. et al. Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature. 2015. Vol. 520. P. 171–179.
  5. Jin X.-Y., Jin H.-J., Iwahana G., Marchenko S.S., Luo D.-L., Li X.-Y., Liang S.-H. Impacts of climate-induced permafrost degradation on vegetation: a review // Adv. Clim. Change Res. 2021. Vol. 12. P. 29–47.
  6. Liljedahl A.K. et al. Pan-Arctic ice-wedge degradation in warming permafrost and its influence on tundra hydrology // Nat. Geosci. 2016. Vol. 9. P. 312–318.
  7. Hjort J., Karjalainen O., Aalto J., Westermann S., Romanovsky V.E., Nelson F.E., Etzelmuller B., Luoto M. Degrading permafrost puts Arctic infrastructure at risk by mid-century // Nat. Commun. 2018. Vol. 9. Article 5147.
  8. Duvillard P.-A., Ravanel L., Marcer M., Schoeneich P. Recent evolution of damage to infrastructure on permafrost in the French Alps // Reg. Environ. Change. 2019. Vol. 19. P. 1281-1293.
  9. Gadeke A., Langer M., Boike J., Burke E.J., Chang J.F., Head M., Reyer C.P.O., Schaphoff S., Thiery W., Thonicke K. Climate change reduces winter overland travel across the Pan-Arctic even under low-end global warming scenarios // Environ. Res. Lett. 2021. Vol. 16. Article 024049.
  10. Gruber S., Haeberli W. Permafrost in steep bedrock slopes and its temperature-related destabilization following climate change // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. Article F02S18.
  11. Ravanel L., Deline P. 2010. Climate influence on rockfalls in high-Alpine steep rockwalls: the north side of the Aiguilles de Chamonix (Mont Blanc massif) since the end of the "Little Ice Age" // Holocene. 2007. Vol. 21. P. 357-365.
  12. Marcer M., Cicoira A., Cusicanqui D., Bodin X., Echeland T., Obregon R., Schoeneich P. Rock glaciers throughout the French Alps accelerated and destabilised since 1990 as air temperatures increased // Commun. Earth Environ. 2021. Vol. 2. Article 81.
  13. Etzelmuller B., Guglielmin M., Hauck C., Hilbich C., Hoelzle M., Isaksen K., Noetzli J., Oliva M., Ramos M. Twenty years of European mountain permafrost dynamics - the PACE legacy // Environ. Res. Lett. 2020. Vol. 15. Article 104070.
  14. Vasiliev A.A., Drozdov D.S., Gravis A.G., Malkova G.V., Nyland K.E., Streletskiy D.A. Permafrost degradation in the Western Russian Arctic // Environ. Res. Lett. 2020. Vol. 15. Article 045001.
  15. Zhao L. et al. Changing climate and the permafrost environment on the Qinghai-Tibet (Xizang) plateau // Permafr. Periglac. Process. 2020. Vol. 31. P. 396-405.
  16. Haberkorn A., Kenner R., Noetzli J., Phillips M. Changes in ground temperature and dynamics in mountain permafrost in the Swiss Alps // Front. Earth Sci. 2021. Vol. 9. Article 626686.
  17. Smith S.L. et al. Permafrost / in "State of the Climate in 2020" // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2021. Vol. 102. P. 293-297.
  18. Biskaborn B.K. et al. Permafrost is warming at a global scale // Nat. Commun. 2019. Vol. 10. Article 264.
  19. Hock R. et al. High mountain areas: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (ed. by H.-O. Portner et al. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2019. P. 131-202.
  20. Noetzli J., Christiansen H.H., Isaksen K., Smith S., Zhao L., Streletskiy D.A. Permafrost thermal state / in "State of the Climate in 2019" // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2020. Vol. 101. P. 34-36.
  21. Smith S.L., O'Neill H.B., Isaksen K., Noetzli J., Romanovsky V.E. The changing thermal state of permafrost // Nat. Rev. Earth Environ. 2022. Vol. 3. P. 10-23.
  22. Mekonnen Z.A., Riley W.J., Grant R.F., Romanovsky V.E. Changes in precipitation and air temperature contribute comparably to permafrost degradation in a warmer climate // Environ. Res. Lett. 2021. Vol. 16. Article 024008.
  23. Lawrence D.M., Slater A.G. The contribution of snow condition trends to future ground climate // Clim. Dyn. 2010. Vol. 34. P. 969-981.
  24. Stuenzi S.M., Boike J., Gadeke A., Herzschuh U., Kruse S., Pestryakova L.A., Westermann S., Langer M. Sensitivity of ecosystem- protected permafrost under changing boreal forest structures // Environ. Res. Lett. 2021. Vol. 16. Article 084045.
  25. Hegerl G.C., Karl T.R., Allen M., Bindoff N.L., Gillett N., Karoly D., Zhang X., Zwiers F. Climate change detection and attribution: beyond mean temperature signals // J. Clim. 2006. Vol. 19. P. 5058-5077.
  26. Bindoff N.L. et al. Detection and attribution of climate change: from global to regional // Climate Change 2013: the Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (ed. by T.F. Stocker et al.). Cambridge: Cambridge University Press, 2013.
  27. Eyring V. et al. Human influence on the climate system // Climate Change 2021: the Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (ed. by V. Masson-Delmotte et al.. Cambridge: Cambridge University Press, 2021.
  28. Jones G.S., Stott P.A., Christidis N. Attribution of observed historical near-surface temperature variations to anthropogenic and natural causes using CMIP5 simulations // J. Geophys. Res. 2013. Vol. 118. P. 4001-4024.
  29. Zhang X., Zwiers F.W., Hegerl G.C., Lambert F.H., Gillett N.P., Solomon S., Stott P.A., Nozawa T. Detection of human influence on twentieth-century precipitation trends // Nature. 2007. Vol. 448. P. 461-465.
  30. Gudmundsson L., Seneviratne S.I., Zhang X. Anthropogenic climate change detected in European renewable freshwater resources // Nat. Clim. Change. 2017. Vol. 7. P. 813-816.
  31. Gudmundsson L. et al. Globally observed trends in mean and extreme river flow attributed to climate change // Science. 2021. Vol. 371. P. 1159-1162.
  32. Padron R.S., Gudmundsson L., Decharme B., Ducharme A., Lawrence D.M., Mao J., Peano D., Krinner G., Kim H., Seneviratne S.I. Observed changes in dry-season water availability attributed to human-induced climate change // Nat. Geosci. 2020. Vol. 13. P. 477-481.
  33. Marvel K., Cook B.I., Bonfils C.J.W., Durack P.J., Smerdon J.E., Williams A.P. Twentieth-century hydroclimate changes consistent with human influence // Nature. 2019. Vol. 569. P. 59-65.
  34. Grant L. et al. Attribution of global lake systems change to anthropogenic forcing // Nat. Geosci. 2021. Vol. 14. P. 849-854.
  35. Guo D., Sun J., Li H., Zhang T., Romanovsky V.E. Attribution of historical near-surface permafrost degradation to anthropogenic greenhouse gas warming // Environ. Res. Lett. 2020. Vol. 15. Article 084040.
  36. Noetzli J. et al. Best practice for measuring permafrost temperature in boreholes based on the experience in the Swiss Alps // Front. Earth Sci. 2021. Vol. 9. Article 607875.
  37. Juliussen H, Christiansen H.H, Strand G.S, Iversen S., Midttomme K., Ronning J.S. NORPERM, the Norwegian permafrost database - a TSP NORWAY IPY legacy // Earth Syst. Sci. Data. 2010. Vol. 2. P. 235-246.
  38. Swiss Permafrost Bulletin 2019/2020 (ed. by J. Noetzli, C. Pellet). PERMOS, 2021. 20 p.
  39. Biskaborn B.K., Lanckman J.-P., Lantuit H., Elger K., Streletsky D.A., Cable W.L., Romanovsky V.E. The new database of the Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P) // Earth Syst. Sci. Data. 2015. Vol. 7. P. 245-259.
  40. Streletsky D., Noetzli J., Smith S.L., Vieira G., Schoeneich P., Hrbacek F., Irrgang A.M. Measurement Standards and Monitoring Guidelines for the Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P). 2021. DOI:10.5281/zenodo.6075468. URL: https://gtnp.arcictportal.org/.
  41. Boike J. et al. Standardized monitoring of permafrost thaw: a user-friendly, multiparameter protocol // Arct. Sci. 2022. Vol. 8. P. 153-182.
  42. Stott P.A., Gillett N.P., Hegerl G.C., Karoly D.J., Stone D.A., Zhang X., Zwiers F. Detection and attribution of climate change: a regional perspective // Wiley Interdiscip. Rev. Clim. Change. 2010. Vol. 1. P. 192-211.
  43. GTN-P (2021). Long-term mean annual ground temperature data for permafrost // PANGAEA. 2021. DOI: https://doi.org/10.1594/PANGAEA.930669.
  44. Eyring V., Bony S., Meehl G.A., Senior C.A., Stevens B., Stouffer R.J., Taylor K.E. Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization // Geosci. Model Dev. 2016. Vol. 9. P. 1937-1958.
  45. Gillett N.P., Shiogama H., Funke B., Hegerl G., Knutti R., Matthes K., Santer B.D., Stone D., Tebaldi C. The detection and attribution model intercomparison project (DAMIP v. 1.0) contribution to CMIP6 // Geosci. Model Dev. 2016. Vol. 9. P. 3685-3697.
  46. Brunner L., Hauser M., Lorenz R., Beyerle U. The ETH Zurich CMIP6 Next Generation Archive: Technical Documentation // ZENODO. 2020. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3731088.
  47. Isaksen K., Sollid J.L., Holmlund P., Harris C. Recent warming of mountain permafrost in Svalbard and Scandinavia // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. Article F02S04.
  48. Swiss permafrost monitoring network database (PERMOS database) // PERMOS Data Portal. PERMOS Dataset 2021-1. 2021. DOI: https://doi.org/10.13093/permos-2021-01.
  49. Chen D. et al. Framing, context, and methods Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (ed. by V. Masson-Delmotte et al.). Cambridge: Cambridge University Press, 2021.
  50. Allen M.R., Stott P.A. Estimating signal amplitudes in optimal fingerprinting. Part I: theory // Clim. Dyn. 2003. Vol. 21. P. 477-491.
  51. Ribes A., Zwiers F.W., Azais J.-M., Naveau P. A new statistical approach to climate change detection and attribution // Clim. Dyn. 2016. Vol. 48. P. 367-386.
  52. Zwiers F.W., Zhang X. Toward regional-scale climate change detection // J. Clim. 2003. Vol. 16. P. 793-797.

 

Статья в РИНЦ: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=71306917