Модельные оценки изменений континентальной криолитозоны Северного полушария в XXI в.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получены оценки изменений криолитозоны Северного полушария по расчётам с климатическими моделями проекта CMIP6 при разных сценариях для XXI в. Максимальный тренд площади криолитозоны в XXI в. при сценарии ssp5-8.5 оценен равным –125 тыс. км2/год, а её чувствительность к изменению глобальной приповерхностной температуры оценена равной –3.3, –2.9 и –2.1 млн км2/⁠°С при сценариях ssp1-2.6, ssp2-4.5 и ssp5-8.5.

Об авторах

М. М. Аржанов

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: arzhanov@ifaran.ru
Россия, Москва

И. И. Мохов

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

Email: arzhanov@ifaran.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Анисимов О.А., Нельсон Ф.Е. О применении математических моделей для исследования взаимосвязи климат – вечная мерзлота // Метеорология и гидрология. 1990. № 10. С. 13–19.
  2. Анисимов О.А., Величко А.А., Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Мохов И.И., Нечаев В.П. Влияние изменений климата на вечную мерзлоту в прошлом, настоящем и будущем // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 1. С. 25–39.
  3. Аржанов М.М., Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Мохов И.И. Воспроизведение характеристик температурного и гидрологического режимов почвы в равновесных численных экспериментах с моделью климата промежуточной сложности // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44. № 5. С. 591–610.
  4. Аржанов М.М., Елисеев А.В., Демченко П.Ф., Мохов И.И., Хон В.Ч. Моделирование температурного и гидрологического режима водосборов сибирских рек в условиях вечной мерзлоты с использованием данных реанализа // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. T. 44. № 1. C. 86–93.
  5. Аржанов М.М., Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Мохов И.И. Моделирование осадки отаивания многолетнемерзлых грунтов Северного полушария в XXI веке // Криосфера Земли. 2010. Т. XIV. № 3. С. 37–42.
  6. Аржанов М.М., Елисеев А.В., Мохов И.И. Влияние климатических изменений над сушей внетропических широт на динамику многолетнемерзлых грунтов при сценариях RCP в XXI в. по расчетам глобальной климатической модели ИФА РАН // Метеорология и гидрология. 2013. № 7. С. 31–42.
  7. Аржанов М.М., Мохов И.И. Температурные тренды в многолетнемерзлых грунтах Северного полушария: Сравнение модельных расчетов с данными наблюдений // Доклады РАН. 2013. Т. 449. № 1. С. 87–92.
  8. Аржанов М.М., Мохов И.И. Модельные оценки количества органического углерода, освобождаемого из многолетнемерзлых грунтов при сценариях глобального потепления в XXI веке // Доклады РАН. 2014. Т. 455. № 3. С. 328–331.
  9. Аржанов М.М., Мохов И.И. Оценки степени устойчивости континентальных реликтовых метангидратов в оптимуме голоцена и при современных климатических условиях // Доклады РАН. 2017. Т. 476. № 4. C. 456–460.
  10. Аржанов М.М., Малахова В.В. Моделирование условий накопления и перехода в реликтовое состояние метангидратов криолитозоны севера Западной Сибири // Физика Земли. 2023. № 2. С. 149–161.
  11. Бабкина Е.А., Лейбман М.О., Дворников Ю.А., Факащук Н.Ю., Хайруллин Р.Р., Хомутов А.В. Активизация криогенных процессов на территории Центрального Ямала как следствие региональных и локальных изменений климата и теплового состояния пород // Метеорология и гидрология. 2019. № 4. С. 99–109.
  12. Демченко П.Ф., Величко А.А., Елисеев А.В., Мохов И.И., Нечаев В.П. Зависимость условий распространения вечной мерзлоты от уровня глобального потепления: сравнение моделей, сценариев и данных палеореконструкций // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 2. С. 165–174.
  13. Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Аржанов М.М., Мохов И.И. Влияние скорости глобального потепления на таяние вечной мерзлоты // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2006. Т. 42. № 1. С. 35–43.
  14. Денисов С.Н., Елисеев А.В., Мохов И.И., Аржанов М.М. Модельные оценки глобальных и региональных эмиссий метана в атмосферу влажными экосистемами // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 5. С. 543–549.
  15. Елисеев А.В., Мохов И.И., Аржанов М.М., Демченко П.Ф., Денисов С.Н. Взаимодействие метанового цикла и процессов в болотных экосистемах в климатической модели промежуточной сложности // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2008. Т. 44. № 2. С. 147–162.
  16. Мохов И.И., Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Хон В.Ч., Хворостьянов Д.В. Оценки глобальных и региональных изменений климата в XIX–XXI веках на основе модели ИФА РАН с учетом антропогенных воздействий // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2002. Т. 38. № 5. С. 629–642.
  17. Мохов И.И., Елисеев А.В., Демченко П.Ф., Хон В.Ч., Акперов М.Г., Аржанов М.М., Карпенко А.А., Тихонов В.А., Чернокульский А.В., Сигаева Е.В. Климатические изменения и их оценки с использованием глобальной модели ИФА РАН // Доклады РАН. 2005. Т. 402. № 2. C. 243–247.
  18. Мохов И.И., Елисеев А.В., Аржанов М.М., Демченко П.Ф., Денисов С.Н., Карпенко А.А. Моделирование изменений климата в высоких широтах с использованием климатической модели ИФА РАН / В: Изменение окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы. Т. III. Ч. II. Природные процессы в полярных областях Земли. М.: Ин-т географии РАН, 2008. С. 13–19.
  19. Мохов И.И., Елисеев А.В. Моделирование глобальных климатических изменений в XX-XXIII веках при новых сценариях антропогенных воздействий RCP // Доклады РАН. 2012. Т. 443. № 6. С. 732–736.
  20. Мохов И.И., Малахова В.В., Аржанов М.М. Модельные оценки внутри- и межвековой деградации “вечной мерзлоты” в регионе полуострова Ямал при потеплении // Доклады РАН. 2022. Т. 506. № 2. С. 97–104.
  21. Мохов И.И., Хон В.Ч. Гидрологический режим в бассейнах сибирских рек: модельные оценки изменений в 21 веке // Метеорология и гидрология. 2002. № 2. C. 77–91.
  22. Павлов А.В., Малкова Г.В. Мелкомасштабное картографирование трендов современных изменений температуры грунтов на севере России // Криосфера Земли. 2009. Т. XIII. № 4. С. 32–39.
  23. Павлова Т.В., Катцов В.М., Надежина Е.Д., Спорышев П.В., Говоркова В.А. Расчет эволюции криосферы в XX и XXI веках с использованием глобальных климатических моделей нового поколения // Криосфера Земли. 2007. Т. XI. № 2. С. 3–13.
  24. Alexeev V.A., Nicolsky D.J., Romanovsky V.E., Lawrence D.M. An evaluation of deep soil configurations in the CLM3 for improved representation of permafrost // Geophys. Research Letters. 2007. V. 34. № 9. P. L09502.
  25. Alexandrov G.A., Ginzburg V.A., Insarov G.E. CMIP6 model projections leave no room for permafrost to persist in Western Siberia under the SSP5-8.5 scenario // Climatic Change. 2021. V. 169. P. 42. https://doi.org/10.1007/s10584-021-03292-w
  26. Anisimov O.A., Nelson F.E. Permafrost distribution in the Northern Hemisphere under scenarios of climatic change // Global Planet. Change. 1996. V. 14. P. 59–72.
  27. Anisimov O., Zimov S. Thawing permafrost and methane emission in Siberia: Synthesis of observations, reanalysis, and predictive modeling // Siberian Environmental Change. 2020. V. 50. P. 2050–2059.
  28. Arzhanov M.M., Malakhova V.V., Mokhov I.I. Modeling thermal regime and evolution of the methane hydrate stability zone of the Yamal peninsula permafrost // Permafrost Periglac. Process. 2020. V. 31. P. 487–496.
  29. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J. Permafrost is warming at a global scale // Nat. Commun. 2019. V. 10. P. 264. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08240-4
  30. Brown J.O.F., Heginbottom J.A., Melnikov E. Circum-Arctic Map of Permafrost and Ground-Ice Conditions, Version 2. Boulder, Colorado USA: NASA, 2002. https://doi.org/10.7265/skbg-kf16
  31. 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 // The Cryosphere. 2020. V. 14. P. 3155–3174.
  32. Chadburn S.E., Burke E.J., Cox P.M., Friedlingstein P., Hugelius G., Westermann S. An observation-based constraint on permafrost loss as a function of global warming // Nature Clim Change. 2017. V. 7. P. 340–344.
  33. Dvornikov Yu.A., Leibman M.O., Khomutov A.V. Gas‐emission craters of the Yamal and Gydan peninsulas: A proposed mechanism for lake genesis and development of permafrost landscapes // Permafrost Periglac. Process. 2019. V. 30. P. 146–162.
  34. 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. V. 9. P. 1937–1958. https://doi.org/10.5194/gmd-9-1937-2016
  35. Gelfan A., Gustafsson D., Motovilov Y., Arheimer B., Kalugin A., Krylenko I., Lavrenov A. Climate change impact on the water regime of two great Arctic rivers: modeling and uncertainty issues // Climatic Change. 2017. V. 141. P. 499–515. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1710-5
  36. Guo D., Wang H. CMIP5 permafrost degradation projection: A comparison among different regions // Journ. of Geophys. Research. Atmosphere. 2016. V. 121. P. 4499–4517. https://doi.org/10.1002/2015JD024108
  37. Hugelius G., Bockheim J.G., Camill P. A new data set for estimating organic carbon storage to 3 m depth in soils of the northern circumpolar permafrost region // Earth System Science Data 2013. V. 5. P. 393–402.
  38. IPCC, 2022: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2022. 3056 p. https://doi.org/10.1017/9781009325844
  39. Jorgenson M.T., Racine C.H., Walters J.C. Permafrost Degradation and Ecological Changes Associated with a WarmingClimate in Central Alaska // Climatic Change. 2001. V. 48. P. 551–579.
  40. Kizyakov A., Zimin M, Sonyushkin A., Dvornikov Yu., Khomutov A., Leibman M. Comparison of gas emission crater geomorphodynamics on Yamal and Gydan peninsulas (Russia), based on repeat very-high-resolution stereopairs // Remote Sens. 2017. V. 9. P. 1023–1036.
  41. Kleinen T., Brovkin V. Pathway-dependent fate of permafrost region carbon // Environ. Res. Lett. 2018. V. 13. P. 094001.
  42. Lawrence D.M., Slater A.G. A projection of severe near-surface permafrost degradation during the 21st century // Geophys. Research Letters. 2005. V. 32. № 24. P. L24401.
  43. Nelson F., Outcalt S. A computational method for prediction and regionalization of permafrost // Arctic and Alpine Research. 1987. V. 19. № 3. P. 279–288.
  44. Obu J., Westermann S., Bartsch A. et al. Northern Hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale // Earth-Science Reviews. 2019. V. 193. P. 299–316.
  45. Schuur E.A.G., McGuire A.D., Schadel C. Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature. 2015. V. 520. P. 171–179.
  46. Smith S.L., Romanovsky V.E., Lewkowicz A.G., Burn C.R., Allard M., Clow G.D., Yoshikawa K., Throop J. Thermal State of Permafrost in North America: A Contribution to the International Polar Year // Permafrost Periglac. Process. 2010. V. 21. P. 117–135.
  47. Stendel M., Christensen J.H. Impact of global warming on permafrost condition in a coupled GCM // Geophys. Research Letters. 2002. V. 29. № 13. P. 1632.
  48. Slater A.G., Lawrence D.M. Diagnosing present and future permafrost from climate models // Journ. of Climate. 2013. V. 26. P. 5608–5623.
  49. Taylor K.E., Stouffer R.J., Meehl G.A. An overview of CMIP5 and the experiment design // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2012. V. 93. P. 485–498. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00094.1
  50. van Vuuren D.P., Edmonds J., Kainuma M. The representative concentration pathways: an overview // Climatic Change. 2011. V. 109. P. 5–31. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0148-z
  51. Vasiliev A.A, Drozdov D.S., Gravis A.G., Malkova G.V., Nyland K.S., Streletskiy D.A. Permafrost degradation in the Western Russian Arctic // Environmental Research Letters. 2020. V. 15. № 4. P. 045001.
  52. Wahlen M. The global methane cycle // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 1993. V. 21. P. 407–426.
  53. Wagner A.M., Lindsey N.J., Dou S. Permafrost degradation and subsidence observations during a controlled warming experiment // Science Report. 2018. V. 8. P. 10908. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29292-y
  54. Zhang T., Barry R.G., Knowles K., Heginbottom J.A., Brown J. Statistics and characteristics of permafrost and ground-ice distribution in the Northern Hemisphere // Polar Geography. 2008. V. 31. № 1–2. P. 47–68.
  55. Zhang T., Stamnes K. Impact of climatic factors on the active layer and permafrost at Barrow, Alaska // Permafrost and Periglacial Processes. 1998. V. 9. № 3. P. 229–246.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».