Cauzele și consecințele schimbărilor climatice

András, Gelencsér

Ágnes, Molnár

Kornélia, Imre

Extrage

Conţinut

Lista figurilor

Lista de mese

Conţinut

Capitolul 1 - Sistemul climatic: constrângeri climatice și climă

Conţinut

1.1 Vremea și clima

Starea fizică a atmosferei - vremea - este un factor determinant important al vieții noastre de zi cu zi. Prin vreme, înțelegem, în general, starea actuală, în schimbare, a atmosferei sau o serie de perioade de timp mai scurte. Vremea cu elemente meteorologice - temperatura, presiunea barometrică, precipitațiile, vântul, acoperirea norilor, vizibilitatea etc. - sunt caracterizate, care sunt observate în mod regulat în multe părți ale Pământului. Pe lângă elementele meteorologice, dezvoltarea, mișcarea și dispariția unor formațiuni meteorologice mari sunt determinate și de structura verticală a atmosferei și de influența suprafețelor terestre și oceanice.

Clima este în general considerată a fi pur și simplu „vremea medie” a unei zone date și se caracterizează prin media și variabilitatea elementelor meteorologice într-o anumită perioadă de timp. Clima Pământului este în mare măsură determinată de cantitatea de energie din Soare. Se știe că energia solară primită nu este distribuită uniform pe suprafață, prin urmare sunt create sisteme de mișcare pentru a transporta și echilibra energia, cum ar fi de ex. atmosfera atmosferică generală și curenții oceanici. Fluxurile de energie au o mare importanță în modelarea climatului. În gospodăria energetică, pe lângă fluxurile mari de energie atmosferică și oceanică, diverse proprietăți de suprafață, cum ar fi de ex. reflectivitate la radiații (albedo), vegetație, umiditatea solului etc. joacă, de asemenea, un rol important. Astfel, pe lângă starea fizico-chimică a atmosferei, clima este controlată în comun de oceane, suprafețe acoperite de zăpadă și gheață (criosferă), soluri, roci și biosferă, cunoscută și sub numele de sistem climatic. Într-un sens mai larg, clima descrie starea sistemului climatic, care este cuantificată prin diferite statistici.

Climatologia clasică (climatologia) oferă clasificarea și descrierea regiunilor climatice de pe Pământ (a se vedea, de exemplu, Figura 1.1). Clima variază de la un loc la altul, determinată de o varietate de parametri. Depinde de ex. latitudine, distanță față de mări, altitudine, tip de vegetație etc.

1.1. Figura - Harta climatică a Pământului (cu acordul Cartographia Textbook Publisher)

Pe lângă variabilitatea spațială, clima se schimbă și în timp. Se schimbă de la anotimp la an, de la an la an, de-a lungul deceniilor și chiar perioade mai lungi - milenii, milioane de ani. Considerăm diferențele parametrilor statistici ai fluctuației climatice de la valorile așteptate la lunile, anotimpurile și anii individuali. Variabilitatea climatică este cauzată de o serie de anomalii aleatorii în luni consecutive, anotimpuri, ani, în timp ce schimbările climatice sunt prezentate de tendințele unidirecționale din seriile lungi de timp. O schimbare climatică semnificativă statistic poate fi detectată pe baza schimbărilor de mai multe decenii sau mai mult. Conform recomandărilor Organizației Meteorologice Mondiale (OMM), mediile climatice și alte caracteristici statistice (de exemplu, abateri standard, extreme) calculate din datele de 30 de ani sunt utilizate pentru a caracteriza clima.

1.2 Sistemul climatic

Sistemul climatic este un așa-numit sistem complex (Figura 1.2). Cele mai importante părți ale sale sunt atmosfera, hidrosfera, criosfera, suprafața terestră, biosfera și interacțiunile complexe dintre ele care sunt conduse de constrângeri externe. Constrângerile externe includ de ex. modificări ale intensității radiațiilor Soarelui, erupții vulcanice, dar și a activității umane, care de ex. afectează sistemul climatic prin schimbarea compoziției atmosferei, a diferitelor proprietăți ale suprafeței (de exemplu albedo, tipul de vegetație). Se numește sistemul climatic sistem neliniar. Aceasta înseamnă că „rezultatul” diferitelor constrângeri climatice nu va fi o simplă sumă sau diferență a efectelor individuale, ci starea sistemului climatic - așa-numitul datorită mecanismelor de feedback - va exista o schimbare complexă, incertă (previzibilă).

1.2. Figura - Sistemul climatic (IPCC 2007).

1.2.1 Elemente ale sistemului climatic

Hidrosfera include apă de suprafață și subterană, apă dulce și salină, adică apă de la cursuri de apă mai mici la cursuri mai mari, râuri, lacuri, rezervoare, mări și oceane. Aproximativ. 70% este ocupat de hidrosferă, cea mai mare parte fiind formată din oceane. Rolul acestui corp de apă în modelarea climatului este dublu. Pe de o parte, stochează și transportă cantități uriașe de energie și, pe de altă parte, poate absorbi și stoca cantități mari de dioxid de carbon. Circulația oceanelor este controlată de modificările vântului (deci atmosfera atmosferică generală) și densitatea apei (care este cauzată practic de modificările salinității). Datorită inerției termice a corpului mare de apă, oceanele se umezesc, atenuează efectele schimbărilor puternice de temperatură, reglează clima Pământului.

Criosfera include, pe lângă Groenlanda și Antarctica, toate suprafețele terestre și marine acoperite cu zăpadă sau gheață, ghețari și zone cu sol înghețat permanent (permafrost). Extinderea acestuia din urmă este semnificativă, deoarece suprafața terestră a Pământului este de aprox. La 20%, solul este înghețat permanent la o adâncime mai mare sau mai mică. Criosfera este semnificativă din punct de vedere climatic, deoarece suprafețele de zăpadă și gheață reflectă radiația solară foarte intens, adică albedo-ul acestor zone este mare. O altă caracteristică importantă este că, la fel ca oceanele, inerția termică a gheții este semnificativă și joacă, de asemenea, un rol cheie în controlul și menținerea circulației oceanelor. În plus, calotele de gheață stochează cantități mari de apă și, pe măsură ce extinderea lor se schimbă, nivelul mării se schimbă.

Vegetația terestră și solul reglementează utilizarea energiei de la Soare. Datorită radiației absorbite la suprafață, suprafața se încălzește și radiază o parte din căldura primită sub formă de radiații infraroșii. Energia radiată încălzește aerul aproape de suprafață. Cealaltă parte este utilizată pentru evaporarea apei, care poate proveni din sol și plante. Deoarece evaporarea umidității solului necesită o investiție de energie, umiditatea solului are un efect mare asupra temperaturii solului. Formele de suprafață și rugozitatea suprafeței sunt determinate de topografie și vegetație împreună, care afectează și fluxul de aer.

Viața terestră și marină joacă un rol important în reglarea compoziției atmosferei, deoarece organismele vii absorb (de exemplu fotosinteza) și emit (de exemplu, respirație, descompunerea materiei organice) gaze cu efect de seră. În timpul fotosintezei (în principal păduri terestre) sunt captate și stocate cantități mari de dioxid de carbon, jucând astfel un rol central în ciclul biogeochimic al carbonului. În plus, acestea sunt importante și în circulația altor gaze cu efect de seră (de exemplu, metan, oxid de azot). Biosfera are, de asemenea, un impact indirect asupra climei. Din dimetil sulfura organică volatilă emisă de biosfera oceanului, procesele fizico-chimice din aer formează particule de aerosoli, ale căror efecte asupra climei sunt discutate în capitolul 7. Există interacțiuni și feedback-uri „bidirecționale” între biosferă și climă. De exemplu, „stocarea carbonului” a biosferei și emisia și absorbția diferitelor urme de gaze sunt influențate în mod semnificativ de climă și, dimpotrivă, sunt însoțite de schimbări climatice și modificări ale ciclului gazelor urme. Efectele climatului asupra biosferei sunt afectate de diverse fosile, anuale de copaci, poleni etc. sunt păzite.

1.2.2 Constrângeri climatice

Procesele care controlează sistemul climatic sunt denumite în mod colectiv constrângeri climatice. Deoarece sistemul climatic este reglementat de influențe externe, aceste procese sunt numite și constrângeri externe. Constrângerile externe nu sunt, sau doar foarte încet, afectate de climele externe. Este important să subliniem că sistemul Pământ-atmosferă a fost în echilibru energetic încă de la începuturile sale, ceea ce înseamnă că cantitatea de energie care intră și iese din sistem este aceeași. Ca urmare a constrângerilor climatice externe, echilibrul energetic al atmosferei se schimbă în așa fel încât partea „veniturilor” sau „cheltuielilor” se schimbă. Ca urmare, starea sistemului climatic (climatic) se schimbă. În timp ce echilibrul energetic al sistemului Pământ-atmosferă este menținut, se creează o altă stare de echilibru în sistemul climatic, rezultând un climat mai cald sau mai rece.

Constrângerea climatică este schimbarea energiei absorbite la înălțimea tropopauzei, într-o coloană de aer pe unitate de suprafață (unitate: W/m 2). Constrângerile climatice includ atât factori extraterestri (extraterestri), cât și interni (terestri). Cele mai importante constrângeri care afectează clima sunt rezumate în Tabelul 1.1.

1.1. Tabelul 2 - Constrângeri climatice asupra sistemului climatic.