Проект по климатической изменчивости и предсказуемости

Проект по климатической изменчивости и предсказуемости (Climate Variability and Predictability Project, CLIVAR) — международная научно-исследовательская программа, направленная на изучение климатической системы Земли, её изменчивости в различных временных масштабах (от сезона до столетия) и разработку методов прогнозирования климатических изменений. Проект является одним из ключевых компонентов Всемирной программы исследований климата (WCRP), координируемой Всемирной метеорологической организацией (ВМО), ЮНЕСКО и Международным советом по науке (ICSU). CLIVAR был запущен в 1995 году и пришёл на смену предыдущим программам, таким как Тропический океан и глобальная атмосфера (TOGA) и Исследование глобальной циркуляции океана (WOCE).

История и цели

Предпосылки создания

В конце XX века стало очевидно, что климатическая система Земли испытывает значительные колебания, которые не укладываются в рамки простого глобального потепления. Такие явления, как Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO), Североатлантическая осцилляция (NAO) и другие, требовали системного изучения. Предыдущие программы TOGA (1985–1994) и WOCE (1990–2002) заложили основы для понимания взаимодействия океана и атмосферы, но не охватывали все аспекты климатической изменчивости. В 1995 году была учреждена программа CLIVAR, которая объединила усилия учёных из более чем 60 стран.

Основные цели

• Понимание механизмов изменчивости: выявление физических, химических и биологических процессов, определяющих климатические колебания в масштабах от нескольких недель до столетий.
• Прогнозирование климата: разработка и совершенствование моделей, способных предсказывать климатические аномалии (например, засухи, наводнения, волны тепла) на сезонных и межгодовых периодах.
• Взаимодействие с другими программами: интеграция с исследованиями по глобальному углеродному циклу, изменению уровня моря и криосферы.
• Создание наблюдательных сетей: поддержка долгосрочных наблюдений за океаном, атмосферой и сушей, включая систему Арго (глобальная сеть океанографических буёв) и спутниковые данные.

Структура и организация

CLIVAR управляется Международным научным советом (JSC) WCRP и имеет несколько региональных и тематических подразделений.

Региональные группы

• CLIVAR-Атлантика: изучение Североатлантической и Южно-Атлантической осцилляций, влияние Атлантического океана на климат Европы и Африки.
• CLIVAR-Тихий океан: фокус на Эль-Ниньо/Ла-Нинья, Тихоокеанскую декадную осцилляцию (PDO) и их глобальные последствия.
• CLIVAR-Индийский океан: исследование муссонов, Индийского океана диполь (IOD) и их влияния на Южную и Юго-Восточную Азию.
• CLIVAR-Южный океан: изучение циркуляции вокруг Антарктиды, влияния на глобальный климат и уровень моря.

Тематические группы

• Группа по предсказуемости (Predictability Group): разработка методов оценки точности климатических прогнозов.
• Группа по моделированию (Modeling Group): координация работы над климатическими моделями (например, в рамках проекта CMIP — Coupled Model Intercomparison Project).
• Группа по наблюдениям (Observations Group): обеспечение качества данных, поступающих от спутников, буёв, судов и наземных станций.

Научные направления

Изменчивость в масштабах сезона и года

CLIVAR уделяет особое внимание таким явлениям, как:

• Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO): периодическое потепление (Эль-Ниньо) или похолодание (Ла-Нинья) поверхностных вод в экваториальной части Тихого океана, вызывающее глобальные аномалии погоды. Программа позволила значительно улучшить прогнозы ENSO на 6–12 месяцев.
• Муссоны: изучение азиатского, африканского и австралийского муссонов, их зависимости от температуры океана и атмосферной циркуляции.
• Североатлантическая осцилляция (NAO): колебания разницы атмосферного давления между Азорским максимумом и Исландским минимумом, влияющие на погоду в Европе и Северной Америке.

Декадная и многолетняя изменчивость

Исследования охватывают:

• Тихоокеанская декадная осцилляция (PDO): долгопериодные изменения температуры поверхности Тихого океана, влияющие на климат Северной Америки и Азии.
• Атлантическая мультидекадная осцилляция (AMO): колебания температуры поверхности Атлантического океана с периодом 60–80 лет, связанные с изменениями в циркуляции океана.
• Изменение уровня моря: анализ вклада термического расширения воды, таяния ледников и ледяных щитов.

Взаимодействие океана и атмосферы

Ключевой аспект — изучение обмена теплом, влагой и импульсами между океаном и атмосферой. CLIVAR способствовал созданию глобальной сети наблюдений, включая:

• Система Арго (Argo): более 3 800 профилирующих буёв, измеряющих температуру и солёность океана до глубины 2 000 метров.
• Спутниковые миссии: TOPEX/Poseidon (1992–2006), Jason-1,2,3 (с 2001 года) для измерения высоты морской поверхности.
• Тропическая атмосферно-океаническая сеть (TAO/TRITON): массив буёв в Тихом океане для мониторинга ENSO.

Основные достижения

Прогнозирование Эль-Ниньо

Благодаря CLIVAR были разработаны оперативные модели прогноза ENSO, которые используются метеослужбами многих стран (например, NOAA в США, ECMWF в Европе, Росгидромет в России). Точность прогнозов на 6 месяцев составляет около 70–80%.

Улучшение климатических моделей

Программа активно участвовала в проекте CMIP (Coupled Model Intercomparison Project), который координирует сравнение климатических моделей со всего мира. Данные CMIP используются в отчётах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC).

Создание баз данных

CLIVAR способствовал созданию открытых архивов климатических данных, таких как:

• ICOADS (International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set): глобальный набор данных о температуре, давлении, ветре и влажности с 1662 года.
• GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature): спутниковые данные о температуре поверхности океана с разрешением до 1 км.

Региональные исследования

• В Атлантике были выявлены механизмы, связывающие AMO с засухами в Сахеле (Африка) и ураганами в Карибском бассейне.
• В Индийском океане установлено влияние диполя (IOD) на муссонные дожди в Индии и Восточной Африке.
• В Южном океане обнаружено ускорение циркуляции, связанное с изменением ветров и таянием морского льда.

Связь с другими проектами

CLIVAR тесно взаимодействует с:

• WCRP Grand Challenges: инициативы по изучению облачности, криосферы, региональных климатических изменений.
• Future Earth: глобальная программа устойчивого развития.
• Глобальная система наблюдений за климатом (GCOS): обеспечение долгосрочных наблюдений.
• Российские исследования: в России CLIVAR координируется через Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Гидрометцентр России и Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ). Российские учёные участвуют в наблюдениях в Северном Ледовитом океане и в проектах по моделированию климата.

Критика и вызовы

Несмотря на успехи, CLIVAR сталкивается с рядом проблем:

• Недостаток наблюдений в Южном океане и Арктике: из-за суровых условий и высокой стоимости поддержания станций.
• Сложность прогнозирования: климатические модели всё ещё имеют значительные погрешности, особенно в отношении облачности и осадков.
• Финансирование: программа зависит от добровольных взносов стран-участниц, что приводит к неравномерности в сборе данных.
• Политизация климата: некоторые исследования подвергаются критике со стороны скептиков, однако CLIVAR сохраняет научную объективность.

Современное состояние

По состоянию на 2025 год CLIVAR продолжает свою деятельность, адаптируясь к новым вызовам, таким как изменение климата в Арктике, увеличение частоты экстремальных явлений и необходимость более точных региональных прогнозов. В 2023 году была запущена новая фаза программы — CLIVAR 2023–2030, с акцентом на:

• Интеграцию искусственного интеллекта в климатические модели.
• Улучшение прогнозов на декадные масштабы.
• Изучение обратных связей между климатом и биогеохимическими циклами.

Источники

1. Всемирная программа исследований климата (WCRP). «CLIVAR Science Plan 2023–2030». Geneva, 2023.
2. IPCC. «Sixth Assessment Report: Climate Change 2021: The Physical Science Basis». Cambridge University Press, 2021.
3. Trenberth, K. E. «Climate Variability and Predictability: A Review of the CLIVAR Program». Bulletin of the American Meteorological Society, 2005, vol. 86, no. 10, pp. 1397–1410.
4. Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН. «Участие России в международных климатических проектах». Москва, 2022.
5. NOAA. «El Niño/Southern Oscillation (ENSO) Diagnostic Discussion». 2024.