Глобальное потепление климата - как надо анализировать такие данные

В конце 2009г случился "климатгейт" - скандал, связанный с обнародованием переписки ряда зарубежных ученых, доказывающей отсутствие глобального потепления из-за искусственного завышения данных температурных измерений. Но даже самые вменяемые комментаторы из неспециалистов (см., например, эту и эту записи в блоге Сергея Щеглова) ограничились анализом свойств, сходств и различий разных баз климатических данных и ссылками на тексты за или против глобального потепления. Везде и всюду за рамки климатических показателей народ не выходил.

Такое измерение изменений климата в температурных "попугаях" является абсолютно спекулятивным, ибо никак не характеризует возможные последствия в биосфере. Да, данные за несколько последних десятков лет могут статистически достоверно отличаться по своим средним значениям от средних значений для более ранних периодов - но силу влияния произошедших изменений это никак не отражает. Утверждаю: использование цифр изменений климата (неважно - локальных или по всей планете) совершенно неинформативно и неадекватно - надо оценивать локальные изменения и их локальные же последствия. Тот или иной биологический вид (далее речь пойдет о лесорастительном покрове - ну так возьмем, например, некоторый вид-лесообразователь) на рассматриваемой территории может быть абсолютно нечувствителен даже к искусственно завышенным локальным изменениям климата, т.к. новые климатические характеристики этой территории могут и не выйти за пределы соответствующих границ экологической ниши данного вида.

Т.е. подавляющее большинство графиков с колебаниями температуры можно отправлять в топку, ибо никакой привязки к особенностям функционирования биосферы такие графики не несут, и неважно, завышены показатели или нет.

В качестве примера, как надо анализировать климато-экологические данные, можно привести график из нашей статьи [1], которая принята профильным журналом к публикации (после выхода статьи я ссылку на файл выложу и тут, и на странице статей). Для территории Сибири (правда, грант научного фонда заставил сконцентрироваться на заявленной для Южной Сибири тематике, поэтому иллюстрация сделана для равнинной части Южной Сибири) в качестве исходных климатических характеристик нескольких сотен участков были взяты средние многолетние данные к началу 1960х годов, опубликованные в справочниках по климату СССР [2]. Источником данных о современном состоянии климата послужила база данных Global Surface Summary of Day от американского National Climatic Data Center, содержащая многолетнюю информацию от множества расположенных по всей планете метеостанций (правда, на день написания заметки не работают ранее наличествовавшие средства интерактивного выбора нужной метеостанции и интервала дат для выдачи данных по ней - надо или качать весь архив, или вручную выдергивать для каждой станции данные за каждый год). Не для всех имевшихся у нас исходных "точек" и не для всех лет в этой базе наличествует новая информация (СССР/Россия закрыла ряд метеостанций и, может, не передавала особо секретные данные) - но для многих реперных точек данные есть. По этим новым данным (ежедневным измерениям) были рассчитаны средние многолетние характеристики за период с 1971 по 2007гг. И к созданному нами многостраничному "атласу", отражающему исходное расположение точек/территорий в различных климатических осях и раскрашивающему эти точки в зависимости от их лесорастительных, почвенных и др. характеристик, были добавлены стрелки, характеризующие усредненные сдвиги ряда точек в климатическом пространстве за 1971-2007гг.
Изменение средних многолетних климатических характеристик ряда территорий равнинной части Южной Сибири с середины XX века к его концу и началу XXI века
На графике отражены равнинные (у горных - своя специфика) точки Южной Сибири, соответствующие трём лесорастительным зонам (подтайга, лесостепь и степь) и трем секторам континентальности (западносибирский, или континентальный, среднесибирский - резко континентальный, восточносибирский - крайне континентальный). Положения точек соответствуют их средним многолетним климатическим характеристикам к началу 1960х годов. В качестве осей взяты температурные оси - биотемпература и сумма активных температур, а также индекс континентальности Конрада, вычисляемый через годовую амплитуду температур. Концы же стрелок, ведущие от ряда точек (если бы стрелки были нарисованы для всех точек, для которых есть современные данные, то получилась бы сильно густая каша), соответствуют средним многолетним характеристикам, которыми эти точки характеризовались за неполные 4 десятка последних лет. Повторяю - это смещение средних многолетних значений показателей температуры и континентальности климата равнинной части Южной Сибири с середины XX века к его концу и началу XXI века.

Номерами на рисунке обозначены следующие точки: 1 - Абакан, 2 - Ачинск, 3 - Балаганск, 4 - Бея, 5 - Богучаны, 6 - Братск, 7 - Дзержинское, 8 - Ишим, 9 - Канск, 10 - Кемчуг, 11 - Колпашево, 12 - Красноярск, 13 - Кызыл, 14 - Назимово, 15 - Новокузнецк, 16 - Новосибирск, 17 - Олекминск, 18 - Омск, 19 - Сухобузимское, 20 - Тайга, 21 - Тюхтет, 22 - Тобольск, 23 - Томск, 24 - Улан-Уде. Различное положение номеров относительно точек и стрелок (у начала стрелки либо у конца стрелки) вызвано лишь необходимостью "разгрести" основную кучу элементов рисунка.

Видно, что изменение климата переводит территории в условия, которым соответствуют более южная и теплая лесорастительная зона и менее континентальный сектор. Стрелки ведут за пределы значений континентальности, ранее соответствовавших Сибири - к показателям, которые характеризуют европейскую (предуральскую) часть России. Две короткие и направленные в другую сторону стрелки принадлежат малым населенным пунктам (т.е. без влияния мощных местных ТЭЦ на локальный климат), расположенным вблизи крупных рек с искусственно регулируемым плотинами стоком - это Богучаны (на Ангаре) и Назимово (на Енисее).

Однако, это только в климатическом пространстве лесорастительные зоны занимают область "толщиной" в пару градусов Цельсия - в географических координатах это сотни и тысячи километров в каждом направлении, т.е. до миллионов квадратных километров территории. Одномоментно весь этот сибирский лес не вымрет, а на его место не придут предуральские широколиственные леса (дубы там всякие и т.д.). Время релаксации лесной растительности к новому равновесному состоянию составляет многие десятки и сотни лет, а за это время климат может поменяться обратно. Поэтому даже при рисунках, однозначно характеризующих критичность ситуации (если, конечно, принять гипотезу, что использованные данные по климату точны), можно себе позволить лишь прогнозировать потенциальные сценарии изменения состава лесорастительного покрова - какой из биологических видов станет более конкурентным на некоторой территории в новых условиях, какой - менее конкурентным, какой выйдет за пределы своей экологической ниши и элиминирует, какие дополнительные факторы могут влиять (ведь изменение климата влияет и на биологию насекомых-вредителей, и на пожароопасность). Да и компенсируется потепление в Сибири увеличением увлажнения (как наблюдаемым, так и эмпирическим, ибо для исходных данных был получен отрицательный коэффициент корреляции между коэффициентом континентальности и уровнем годовых осадков, т.е. снижение континентальности должно вести к повышению количества осадков).

В общем, графики температурных изменений сами по себе, в отрыве от остальных данных и знаний, почти ни о чем не говорят. Для возможности анализа влияния изменения климата данные по климату надо соединять с данными по зонированию лесорастительного покрова, экологии и конкурентным взаимоотношениям биологических видов, не забывая, что скорости многих процессов в биосфере могут не соответствовать скоростям изменения климата. Можно поддержать мнение Кирилла Еськова (см. эту и эту записи в его блоге), что обсуждение вопросов глобального изменения климата и "климатгейта" в СМИ идёт ортогонально истинной науке в данном вопросе.

Литература
1. Назимова Д.И., Царегородцев В.Г., Андреева Н.М. Лесорастительные зоны юга Сибири и современное изменение климата // География и природные ресурсы, 2010. №2.
2. Справочник по климату СССР. Гидрометеоиздат, 1966-1970, Тома 1-4,19-24.