Изменчивость и изменение климата

редактировать

Изменение статистического распределения погодных условий за длительный период

Изменчивость климата включает в себя все изменения климата, который длится дольше, чем погодные явления, тогда как термин изменение климата относится только к тем колебаниям, которые сохраняются в течение более длительного периода времени, обычно десятилетия или более. За, прошедшее после промышленной революции, климат все больше подвергался воздействию деятельности человека, вызывающей глобальное потепление и изменение климата.

Климатическая система получает почти все свои энергию солнца. Климатическая система также излучает энергию в космическое пространство. Баланс входящей и исходящей энергии и прохождение энергии через климатическую систему определяет энергетический бюджет Земли. Когда поступающая энергия исходящая, энергетический баланс Земли положительный, а климатическая система нагревается. Если больше энергии уходит, энергетический бюджет становится отрицательным, и земля охлаждается.

Энергия, движущаяся через климатическую систему Земли, находит выражение в погоде, меняющейся в географических масштабах и во времени. Долгосрочные средние значения и изменчивость региона составляют климат региона. Такие изменения могут быть результатом «внутренней изменчивости», когда естественные процессы, различные частям климатической системы, изменяют распределение энергии. Примеры включают такую ​​изменчивость в океанских бассейнах, как Тихоокеанские десятилетние колебания и Атлантические многодекадные колебания. Изменчивость климата также может быть результатом внешнего воздействия, когда события за пределами компонентов климатической системы, тем не менее, вызывают изменения внутри системы. Примеры включают изменения в солнечной энергии и вулканизм.

Изменчивость климата имеет последствия для изменений уровня моря, жизни растений и массовых вымираний; это также влияет на человеческие общества.

Содержание

  • 1 Терминология
  • 2 Причины
    • 2.1 Внутренняя изменчивость
      • 2.1.1 Изменчивость океан-атмосфера
      • 2.1.2 Колебания и циклы
      • 2.1.3 Изменения океанских течений
      • 2.1.4 Жизнь
    • 2.2 Внешнее воздействие климата
      • 2.2.1 Парниковые газы
      • 2.2.2 Орбитальные вариации
      • 2.2.3 Солнечная энергия
      • 2.2.4 Вулканизм
      • 2.2.5 Пластина тектоника
      • 2.2.6 Другие механизмы
  • 3 Свидетельства и измерение климатических изменений
    • 3.1 Прямые измерения
    • 3.2 Прокси-измерения
    • 3.3 Анализ и неопределенности
  • 4 Последствия изменчивости климата
    • 4.1 Жизнь
      • 4.1.1 Растительность
      • 4.1.2 Дикая природа
      • 4.1.3 Человечество
    • 4.2 Изменения в криосфере
      • 4.2.1 Ледники и ледяные щиты
      • 4.2.2 Изменение уровня моря
      • 4.2.3 Морской лед
  • 5 В геологическом и историческом времени
    • 5.1 Палеоэоценмический максимум
    • 5.2 Кайнозой
      • 5.2.1 Голоцен
    • 5.3 изменения Современный климат и глобальное потепление
      • 5.3.1 Различия между регионами
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Терминология

Изменчивость климата - это термин для описания изменений среднего состояния и других характеристик климата (таких как вероятность или возможность экстремальных погодных явлений и т. д.) «во всех пространственных и временных масштабах, помимо индивидуальных погодных явлений». Некоторая изменчивость, по-видимому, не вызывается систематически, возникает случайным образом. Такая изменчивость называется случайной изменчивостью или шумом. С другой стороны, периодическая изменчивость происходит относительно регулярно и в различных режимах изменчивости или климатических моделей.

Термин «изменение климата» часто используется специально для обозначения антропогенного изменения климата (также известное как глобальное потепление ). Антропогенное изменение климата вызвано деятельностью человека, а не изменениями климата, которые могут быть естественными процессами на Земле. В этом смысле изменение климата стал синонимом антропогенного глобального потепления. В научных журналах под глобальным потеплением понимается повышение температуры поверхности, в то время как изменение климата включает глобальное потепление и все остальное, на что влияет повышение уровней парниковых газов.

Родственное изменение, изменение климата, был предложен Всемирная метеорологическая организация (ВМО) в 1966 г., чтобы охватить формы климатической изменчивости во временных масштабах более 10 лет, но независимо от причин. В 1970-е годы термин «изменение климата» заменил «изменение климата», чтобы сосредоточить внимание на антропогенных причинах, поскольку стало ясно, что деятельность человека может радикально изменить климат. Изменение климата включено в заголовок Межправитель группы экспертов по изменению климата (IPCC) и Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН). Изменение теперь используется и как техническое описание процесса, используемое для описания проблем.

Причины

В самом широком масштабе скорость получения энергии от Солнца и скорости, с которой оно теряется в космосе, определяет равновесную температуру и климат Земли. Эта энергия распространяется по земному шару ветрами, океанскими течениями и другими механизмами, влияющими на климат различных регионов.

Факторы, которые могут формировать климат, называются климатическими воздействиями или «механизмми воздействия».. Эти процессы, как изменения солнечного ним излучения, изменения орбиты Земли, изменения альбедо или отражательной способности континентов, атмосферы и океанов, горообразование и дрейф континентов и изменения в содержх парниковых газов. Внешнее воздействие может быть либо тропогенным (например, выбросом парниковых газов и пыли), либо естественным (например, изменение в солнечной энергии, орбите Земли, извержения вулканов). Существует множество обратных связей изменения климата, которые могут либо усилить, либо уменьшить начальное воздействие. Также существуют ключевые значения пороговые значения, превышение которых может привести к быстрому или необратимому изменению.

Некоторые части климатической системы, такие как океаны и ледяные шапки, медленнее реагируют на климатические воздействия, тогда как другие реагируют быстрее. Примером быстрого изменения атмосферное охлаждение после извержения вулкана, когда вулканический пепел отражает солнечный свет. Тепловое расширение океанской воды после атмосферного потепления происходит медленно и может занять тысячи лет. Возможна также комбинация, например, внезапная потеря альбедо в Северном Ледовитом океане по мере таяния морского льда с последующим более отслеженным тепловым расширением воды.

Изменчивость климата также может происходить из-за внутренних процессов. Внутренние невынужденные процессы часто включают изменения в распределении энергии в океане и атмосфере, например, изменения в термохалинной циркуляции.

Внутренняя изменчивость

Климатические изменения из-за внутренней изменчивости иногда происходят циклично или циклически. колебания. Что касается других типов естественных климатических изменений, мы можем предсказать, когда они произойдут; изменение называется случайным или стохастическим. С точки зрения климата, погоду можно рассматривать как случайную. Если в конкретный год есть небольшие облака, энергетический дисбаланс, и океаны поглощать дополнительные тепло. Из-за инерции климата этот сигнал может «храниться» в океане и выражаться как изменчивость в более длительных временных масштабах, чем исходные погодные возмущения. Если погодные возмущения являются полностью случайными и проявляются как белый шум, инерция ледников или океанов может трансформировать это вические изменения, при которых более длительные колебания являются более крупными колебаниями, явление, называемое красным шумом. Многие изменения климата имеют случайный и циклический характер. Это поведение называется стохастическим резонансом.

. Ученые обычно определяют пять компонентов климатической системы Земли, включая атмосферу, гидросферу, криосферу, <462.>литосфера (ограничивается поверхностными почвами, скалами и отложениями) и биосфера.

изменчивость атмосферы океана

воздействия Эль-Ниньо воздействия Ла-Нинья

Океан и атмосфера могут работать вместе, чтобы спонтанно вызвать внутреннюю изменчивость климата, которая может сохраняться от многих лет до десятилетий. Эти колебания могут влиять на среднюю глобальную температуру поверхности за счет перераспределения тепла между океанскими средами и атмосферным воздухом и / или распределения облаков / водяного пара / морского льда, что может повлиять на общий энергетический баланс Земли.

Колебания и циклы

Климатическое колебание или климатический цикл - это любое повторяющееся циклическое колебание в глобальном или региональном климате. Они являются квазипериодическими (не идеально периодическими), поэтому анализ Фурье данных не дает четкого и. Было обнаружено или выдвинуто предположение о различных временных масштабах:

Изменения океанических течений

Схема современной термохалинной циркуляции. Десятки миллионов лет назад движение континентальных плит образовало бездонную пропасть вокруг Антарктиды, позволив сформировать ACC, которая удерживает теплые воды вдали Антарктиды.

Океанские аспекты измености климата может вызвать изменчивость в столетних временных масштабах из-за того, что океан имеет массу в сотни раз больше, чем в атмосфере, и, следовательно, очень высокая тепловая инерция. Например, изменения в океанских процессах, таких как термохалин. циркуляция играет ключевую роль в перераспределении тепла в Мировом океане.

Океанские течения переносят много из теплых тропических регионов в более холодные полярные регионы. Изменения, происходящие в период последнего ледникового периода (с технической точки зрения, последний ледниковый ), показывают, что циркуляция в Северной Атлантике может внезапно и существенно измениться, что приведет к глобальным климатическим изменениям, поступление в климатическую систему, не сильно изменилось. Эти большие изменения могли быть вызваны так называемыми событиями Генриха, когда внутренняя нестабильность ледяных щитов вызвала выброс огромных айсбергов в океан. Когда ледяной покров тает, в образующей воде очень мало соли и холода, что вызывает изменения в циркуляции.

Жизнь

Жизнь влияет на климат через свою роль в углероде и круговорот воды и посредством таких механизмов, как альбедо, эвапотранспирация, образование облаков и выветривание. Примеры того, как могла жизнь повлиять на климат в прошлом, включая:

климатическое воздействие

Парниковые газы

CO. 2 концентрации более последних 800 000 лет по ледяным кернам (синий / зеленый) и непосредственно (черный)

В то время как парниковый газ s, выделяемый биосферой, часто как обратная связь или внутренний климатический процесс, парниковые газы, выбрасываемые вулканами, обычно классифицируются климатологами ами как внешние. Парниковые газы, такие как CO. 2, метан и закись азота, нагревают климатическую систему, улавливая инфракрасный свет. Вулканы также являются частью расширенного углеродного цикла. В течение очень долгих (геологических) периодов они выделяют углекислый газ из земной коры и мантии, противодействуя поглощению осадочными породами и другими геологическими поглотителями углекислого газа.

Со временем промышленной революции человечество парниковых, выделяя CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива, изменяя землепользование за счет вырубки лесов, и еще больше изменил климат с помощью аэрозолей ( твердые частицы в атмосфере), выброс следовых газов (например, оксидов азота, оксида углерода или метана). Другие факторы, включая землепользование, истощение озонового слоя, животноводство (жвачные животные, такие как крупный рог скот, производят метан ) и вырубка лесов также играет роль.

По оценкам Геологической службы США выбросы вулканов находятся на более низком уровне, чем текущая деятельность человека, которая генерирует 100– раз больше количества углекислого газа, выбрасываемого вулканами. Годовой объем выбросов в результате деятельности человека может быть больше, чем объем, выделяемый сверхизвержениями, последним из которых было извержение Тоба в Индонезии 74000 лет назад.

Орбитальные вариации

Циклы Миланковича от 800 000 лет назад в прошлом до 800 000 лет в будущем.

Незначительные изменения в движении Земли приводят к изменениям в сезонном распределении солнечного света, достигающего поверхности Земли, и в том, как он распределяется по глобус. В среднем за год солнечное сияние, усредненное по площади, очень мало; но могут быть сильные изменения в географическом и сезонном распределении. Три типа кинематического изменения - это вариации эксцентриситета Земли, изменения угла наклона оси вращения Земли и прецессия Ось Земли. В совокупности они образуют циклы Миланковича, которые влияют на климат и примечательны своей корреляцией с ледниковым и межледниковьем, их корреляцией с наступлением и отступлением Сахара и их появления в стратиграфической записи.

Во время ледниковых циклов наблюдалась высокая корреляция между концентрациями CO. 2 и температурами. Ранние исследования показали, что концентрация CO. 2 отстает от температуры, но стало ясно, что это не всегда так. Когда температура океана повышается, растворимость CO. 2 уменьшается, так что он выделяется из океана. На обмен CO. 2 между воздухом и океаном также могут влиять другие аспекты климатических изменений. Эти и другие самоусиливающиеся процессы позволяют небольшим изменениям в движении Земли иметь большое влияние на климат.

Солнечная энергия

Колебания солнечной активности за последние несколько столетий на основе наблюдений солнечных пятен и изотопы бериллия. Период чрезвычайно малого числа солнечных пятен в конце 17 века был минимум Маундера.

Солнце - преобладающий источник энергии, поступающей в климатическую систему Земли . Другие источники включают геотермальную энергию ядра Земли, приливную энергию Луны и тепло от распада радиоактивных соединений. Известно, что оба долгосрочных изменения солнечной интенсивности влияют на глобальный климат. Солнечная мощность изменяется в более коротких временных масштабах, включая 11-летний солнечный цикл и более долгосрочные модуляции. Корреляция между солнечными пятнами и климатом в лучшем случае незначительна.

Три-четыре миллиарда лет назад Солнце излучало только 75% энергии, чем сегодня. Если бы состав атмосферы был таким же, как сегодня, жидкой воды не должно было бы существовать на поверхности Земли. Однако есть свидетельства присутствия воды на ранней Земле, в хадейском и архейском эонах, что привело к такназываемому парадоксу слабого молодого Солнца. Предполагаемые решения этого парадокса включают в себя иную атмосферу с более высокими мощностями парниковых газов, чем необходимое в время. В течение следующих 4 миллиардов лет выход энергии Солнца увеличился. В течение следующих пяти миллиардов лет окончательная смерть Солнца, когда оно станет красным гигантом, а затем белым карликом, будет иметь большое влияние на климат, причем фаза красного гиганта может положить конец любой жизни. на Земле, которая дожила до того времени.

Вулканизм

При температурах атмосферы с 1979 по 2010 год, обычно с помощью MSU спутников НАСА, эффекты проявляются из аэрозоли, выпущенные крупными извержениями вулканов (Эль-Чичон и Пинатубо ). Эль-Ниньо - отдельное событие, связанное с изменчивостью океана.

Извержения , которые считаются достаточно большими, чтобы повлиять на климат Земли в масштабе более одного года, - это те, которые закачать более 100 000 тонн SO2 в стратосферу. Это связано с оптическими свойствами SO 2 и сульфатных аэрозолей, которые сильно поглощают или рассеивают солнечное излучение, создавая глобальный слой серной кислоты дымки. В среднем такие извержения проходят несколько раз в столетие и вызывают похолодание (за счет частичного блокирования передачи солнечного излучения к поверхности Земли) на период в несколько лет. Хотя вулканизм технически является частью литосферы, которая сама по себе является частью климатической системы, МГЭИК явно определяет вулканизм как внешний фактор воздействия.

Известные извержения в послужх - это извержение горы в 1991 г. Пинатубо, который снизился глобальные температуры примерно на 0,5 ° C (0,9 ° F) на срок до трех лет, и извержение горы Тамбора в 1815 году, вызвавшее Год без лета.

в более крупных масштабах - несколько раз каждые 50–100 миллионов лет - извержение крупных вулканических провинций приносит большие количества вулканической породы из мантии и литосфера до поверхности Земли. Затем углекислый газ из породы выбрасывается в атмосферу. Небольшие извержения с введением в стратосферу менее 0,1 Мт диоксида серы оказывают незначительное влияние на атмосферу, сопоставление температуры с естественной изменчивостью. Однако, они слишком сильно влияют на атмосферу Земли.

Тектоника плит

В течение миллионов лет движение тектонических плит меняет конфигурацию суши и земли на Земле. области океана и формирует топографию. Это может влиять как на глобальные, так и на местные модели климата и циркуляцию атмосферы и океана.

Положение континентов определяет геометрию океанов и, следовательно, влияет на модели циркуляции океана. Расположение морей играет важную роль в контроле переноса тепла и влаги по земному шару и, следовательно, в определении глобального климата. Недавний пример тектонического контроля над циркуляцией океана - образование Панамского перешейка около 5 миллионов лет назад, которое перекрыло прямое смешение между Атлантическим и Тихим <475.>Океаны. Это сильно повлияло на динамику океана того, что сейчас является Гольфстримом, и, возможно, привело к образованию ледяного покрова в Северном полушарии. В течение каменноугольного периода, примерно от 300 до 360 миллионов лет назад, тектоника могла вызвать крупномасштабное накопление углерода и усиление оледенения. Геологические данные указывают на «мегамесонную» модель циркуляции во времена суперконтинента Пангеи, а климатическое моделирование предполагает, что существование суперконтинента способствовало установлению муссонов.

Размер континентов тоже важен. Из-за стабилизирующего воздействия океанов на температуру годовые колебания температуры в прибрежных районах обычно ниже, чем на суше. Следовательно, более крупный суперконтинент будет иметь большую площадь с резко сезонным климатом, чем несколько более мелких континентов или островов.

Другие механизмы

Было высказано предположение, что ионизированные частицы, известные как космические лучи могут повлиять на облачный покров и тем самым на климат. Солнце защищает Землю от этих частиц. Для проверки гипотезы ЦЕРН разработал эксперимент с облаками, который показал, что влияние космических лучей слишком слабо, чтобы оказывать заметное влияние на климат.

Доказательства того, что Удар астероида Чиксулуб около 66 миллионов лет назад серьезно повлиял на климат Земли. Большие количества сульфатных аэрозолей были выброшены в атмосферу, что привело к снижению глобальной температуры на 26 ° C. Время восстановления этого события заняло более 30 лет. Масштабное применение ядерного оружия также исследовалось на его воздействие на климат. Гипотеза состоит в том, что сажа, образующаяся при крупномасштабных пожарах, блокирует значительную часть солнечного света на целых год, что приводит к резкому падению температуры на несколько лет. Это возможное событие описывается как ядерная зима.

Использование человеком земли влияет на то, сколько солнечного света отражает поверхность и на концентрацию пыли. На образование облаков влияет не только количество воды в воздухе и температура, но и аэрозолей в воздухе, таких как пыль. Во всем мире больше пыли доступно, если есть много регионов с сухими почвами, небольшими растениями и сильными ветрами.

Свидетельства и измерение климатических изменений

Палеоклиматология - это исследование изменений климата, основанное на масштаб всей истории Земли. Он использует различные методы прокси из Земля и наук о жизни для получения данных, ранее сохраненных в таких объектовх, как скалы, отложения, ледяные щиты, годичные кольца, кораллы, раковины и микрофоссилии. Он использует записи для определения прошлых состояний различных климатических регионов Земли и ее атмосферной системы. Прямые измерения дают более полный обзор изменчивости климата.

Прямые измерения

Изменения климата, произошедшие после широкого внедрения измерительных устройств, можно наблюдать напрямую. Достаточно полные глобальные записи температуры поверхности доступны начиная с середины-конца 19 века. Выполнены наблюдения спутником и косвенно получены из Дальнейших документов. Спутниковые данные об облаках и осадках доступны с 1970-х годов. Историческая климатология - это изучение исторических изменений климата и их влияния на историю человечества и развития. Первоисточники включают письменные записи, такие как саги, хроники, карты и краеведческую литературу, а также графические изображения, такие как картины, рисунки и даже наскальные изображения.

Изменчивость климата в недавнем прошлом может быть обнаружена по соответствующим изменениям в структуре поселений и сельскохозяйственных угодий. Археологические свидетельства, устная история и исторические документы могут дать представление об изменениях климата в прошлом. Изменения климата были связаны с подъемом, а также с распадом различных цивилизаций.

Прокси-измерения

Вариации CO2, температуры и пыли от ледяного ядра Восток за последние 450 000 лет.

Различные архивы климата присутствуют в камнях, деревьях и окаменелостях. Из этих архивов можно получить косвенные показатели климата, так называемые прокси. Количественная оценка климатических изменений осадков в предыдущие столетия и менее, но приблизительная с использованием эпох таких косвенных показателей, как морские отложения, ледяные керны, пещерные сталагмиты и годичные кольца деревьев. Стресс, слишком мало осадков или неподходящие температуры, позволяет ученым делать выводы о климатических тенденциях, анализировать скорость роста годичных колец. Эта отрасль науки, изучающая это, называется дендроклиматология. Ледники оставляют после себя морены, которые содержат большое количество материала, включая органическое вещество, кварц и калий, которые могут быть датированы, и фиксируют периоды, когда ледник наступал и отступал.

Анализ льда в кернах, пробуренных из ледникового покрова, такого как антарктического ледяного покрова, можно использовать для демонстрации связи между температурой и глобальными колебаниями уровня моря. Воздух, заключенный в пузырьки во льду, также может выявить изменения CO 2 атмосферы из далекого прошлого, задолго до современных воздействий окружающей среды. Изучение этих ледяных кернов стало важным индикатором изменений CO 2 на протяжении многих тысячелетий и продолжает ценную информацию о различиях между древними и современными атмосферными условиями. Отношение O / O в образцах кальцита и керна льда , использованное для определения температуры океана в далеком прошлом, является примером метода измерения температуры.

Остатки растений, особенно пыльца, также используются для изучения климатических изменений. Распространение различных видов распространяется в зависимости от климатических условий. Различные группы растений имеют пыльцу с отличительной и текстурой поверхности, поскольку внешняя поверхность состоит из очень упругого материала, они сопротивляются гниению. Изменения типа пыльцы, обнаруженной в разных слоях отложений, указать на изменения в растительных сообществах. Эти изменения часто являются признаком меняющегося климата. Например, исследования пыльцы использовались для структуры структуры растительности на протяжении четвертичного оледенения и особенно после последнего ледникового максимума. Остатки жуков обычные в пресноводных и наземных отложениях. Разные виды жуков обитают в разных климатических условиях. Предварительный отчет о климатических условиях прошлого, созданный для представления данных о климатических условиях прошлого.

Анализ и неопределенности

Одна из трудностей в обнаружении климатических циклов заключается в том, что климат Земли изменен нециклическими методами в большинстве палеоклиматологических временных масштабов. Например, сейчас мы находимся в периоде антропогенного глобального потепления. В более крупном временном интервале Земля выходит из последнего ледникового периода, охлаждается от климатического оптимума голоцена и нагревается от «малого ледникового периода », что означает, что климат постоянно менялся в течение последних 15 000 лет или около того. В теплые периоды колебания температуры часто меньшую амплитуду имеют. плейстоцен период, с преобладанием повторяющихся оледенений, развился из более стабильных условий в миоцене и плиоценовом климате. Климат голоцена был относительно стабильным. Все эти изменения усложняют задачу поиска циклического поведения климата.

Положительная обратная связь, отрицательная обратная связь и экологическая инерция от системы суша-океан-атмосфера часто ослабляют или обращают вспять меньшие эффекты, будь то орбитальные воздействия, солнечные колебания или изменения концентраций парниковых газов. Определенные обратные связи, включающие такие процессы, как облака, также неопределенны; Для инверсионных следов, естественных перистых облаков, океанического диметилсульфида и его эквивалента на суше существуют конкурирующие теории относительно воздействия на климатические температуры, например, противопоставление Гипотеза Ириса и гипотеза CLAW.

Последствия изменчивости климата

Жизнь

Вверху: Засушливый климат ледникового периода В середине: Атлантический период, теплый и влажный Внизу: потенциальная растительность в климате сейчас, если бы не антропогенное воздействие, такое как сельское хозяйство.

Растительность

Изменение типа, распространения и покрытие растительностью может происходить при изменении климата. Некоторые изменения климата могут привести к увеличению количества осадков и потеплению, что приведет к улучшению роста растений и последующему улавливанию переносимого по воздуху CO 2. Ожидается, что эти эффекты повлияют на скорость многих природных циклов, таких как скорость разложения растительного опада. Постепенное увеличение тепла в регионе приведет к более раннему времени цветения и плодоношения, что приведет к изменению сроков жизненных циклов зависимых организмов. И наоборот, холод вызовет задержку биоциклов растений.

Однако более крупные, более быстрые или более радикальные изменения могут привести к стрессу растительности, быстрой потере растений и опустыниванию при определенных обстоятельствах. Пример этого произошел во время краха дождевых лесов каменноугольного периода (CRC), вымирания 300 миллионов лет назад. В это время обширные тропические леса покрывали экваториальный регион Европы и Америки. Изменение климата опустошило эти тропические леса, резко раздробив среду обитания на изолированные «острова» и вызвав исчезновение многих видов растений и животных.

Дикая природа

Один из наиболее важных способов борьбы с животными изменение климата - это миграция в более теплые или более холодные регионы. В более длительных временных масштабах эволюция делает экосистемы, в том числе животных, лучше приспособленными к новому климату. Быстрое или сильное изменение климата может вызвать массовые вымирания, когда существа растянуты слишком далеко и не могут адаптироваться.

Человечество

Коллапсы прошлых цивилизаций, таких как Майя могут быть связаны с циклами осадков, особенно засухи, что в этом примере также коррелирует с теплым бассейном западного полушария. Около 70 000 лет назад извержение супервулкана Тоба создало особенно холодный период во время ледникового периода, что привело к возможному генетическому узкому месту в человеческих популяциях.

Изменения в криосфере

Ледники и ледяные щиты

Ледники считаются одними из наиболее чувствительных индикаторов изменений климата. Их размер определяет балансом массы между входом снега и выходом таяния. По мере повышения температуры ледники отступают, если только количество снега не увеличивается, чтобы компенсировать дополнительное таяние. Ледники увеличиваются и уменьшаются как из-за естественной изменчивости, так и из-за внешних воздействий. Изменчивость температуры, осадков и гидрологии может во многом определять эволюцию ледника в конкретный сезон.

Наиболее значительными климатическими процессами с середины до конца плиоцена (примерно 3 миллиона лет назад) являются ледниковый и межледниковый циклы. Нынешний межледниковый период (голоцен ) длится около 11700 лет. Формируемые изменениями орбиты, такие реакции, как подъем и падение континентальных ледяных щитов и значительные изменения уровня моря, помогли создать климат. Другие события, включая события Генриха, события Дансгаарда - Эшгера и более молодой дриас, однако, показывают, как ледниковые колебания могут влиять на климат без орбиты . форсирование.

изменение уровня моря

Во время последнего ледникового максимума, примерно 25 000 лет назад, уровень моря был примерно на 130 м ниже, чем сегодня. Последующая дегляциация характеризовалась быстрым изменением уровня моря. В начале плиоцена глобальные температуры были на 1-2 ° C выше, чем нынешняя температура, но уровень моря был на 15-25 метров выше, чем сегодня.

Морской лед

Морской лед играет роль в климате Земли, поскольку это влияет на общее количество солнечного света, отражающегося от Земли. В прошлом океаны Земли были почти полностью покрыты морским льдом в некоторых случаях, когда Земля находилась в так называемом состоянии Snowball Earth, и полностью свободна от льда в периоды теплого климата.. Когда во всем мире много морского льда, особенно в тропиках и субтропиках, климат более чувствителен к воздействию, поскольку обратная связь лед-альбедо очень сильна.

В геологическом и историческом времени

Различные климатические воздействия обычно изменяются в течение геологического времени, и некоторые процессы изменения температуры Земли могут быть собственными. -регулирующий. Например, в период Snowball Earth большие ледниковые щиты простирались до экватора Земли, покрывая почти всю ее поверхность, и очень высокое альбедо создавало очень низкие температуры, в то время как скопление снега и лед, вероятно, удалял диоксид углерода посредством атмосферного осаждения. Однако растительного покрова отсутствие атмосферного CO 2, испускаемого вулканами, означало, что парниковый газ мог накапливаться в атмосфере. Также отсутствовали обнаженные силикатные породы, которые используют CO 2 при выветривании. Это потепление, которое позже растопило лед и подняло температуру на Земле.

Палеоэоценовый термальный максимум

Климатические изменения за последние 65 миллионов лет с использованием косвенных данных, включая отношения Кислород-18 из фораминифер.

Палеоцен –Эоценовый термальный максимум (ПЭТМ) был периодом времени, когда глобальная средняя температура повысилась более чем на 5–8 ° C в течение всего события. Это климатическое событие произошло на временной границе палеоцена и эоцена геологических эпох. Во время мероприятия было выделено большое количество метана, сильнодействующего парникового газа. ПЭТМ представляет собой "тематическое исследование" современного климата, поскольку парниковые газы были выброшены в геологически относительно короткого промежутка времени. Во время ПЭТМ произошло массовое вымирание организмов в глубинах океана.

Кайнозой

На протяжении кайнозоя множественные климатические воздействия приводят к потеплению и похолоданию атмосферы, которая привела к раннему образованию антарктического ледяного покрова, последующему таянию и его более позднему ледниковому покрову. Температурные изменения произошли несколько внезапно, при углекислого газа около 600–760 частей на миллион и температурах примерно на 4 ° C выше, чем сегодня. В течение плейстоцена циклы оледенений и межледниковий происходили с циклами примерно 100 000 лет, но может оставаться в пределах межледниковья, когда эксцентриситет орбиты приближается к нулю, как во время текущего межледниковья. Предыдущие межледниковья, такие как фаза иемского периода, создавали более высокие температуры, чем сегодня, более высокий уровень моря и некоторое частичное таяние западно-антарктического ледникового покрова.

Климатологические температуры нижнего уровня на облачный покров и внешний осадки. При более низких температурах воздух может удерживать меньше водяного пара, что может привести к уменьшению количества осадков. Во время последнего максимума ледников 18000 лет назад, тепловое испарение из океанов на континентальные суши низкое, в результате чего образовались обширные территории экстремальных пустынь, включая полярные пустыни ( холодно, но с низкой облачностью и осадками). Напротив, климат мира был более облачным и влажным, чем сегодня, в начале теплого атлантического периода 8000 лет назад.

Голоцен

Изменение температуры за последние 12000 лет, из разных источников. Толстая черная кривая представляет собой среднее значение.

Голоцен характеризуется длительным похолоданием, начинающимся после оптимума голоцена, когда температура, вероятно, была лишь чуть ниже текущих температур (секунды десятилетие 21 века), и сильный африканский муссон создал условия пастбищ в Сахаре во время субплювиального неолита. С того времени произошло несколько похолоданий, в том числе:

Напротив, также имели несколько теплых периодов, и они включают, но не ограничиваются:

Определенные эффекты произошли во время этих циклов. Например, во время средневекового теплого периода Средний Запад Америки был в засухе, включая Песчаные холмы Небраски, которые были активными песчаными дюнами . черная смерть чума Yersinia pestis также произошла во время средневековых колебаний температуры и может быть связано с изменением климата.

Солнечная активность, возможно, внесла свой вклад в современное потепление, которого пришелся на 1930-е годы. Однако солнечные циклы не учитывают потепление, ожидаемое с 1980-х годов до наших дней. Такие события, как открытие Северо-Западного прохода и недавние рекордно низкие ледовые минимумы современного усыхания Арктики, не происходили в течение как минимум нескольких столетий, поскольку ранние исследователи не могли понять Арктический переход даже летом. Сдвиги в биомах и ареалах обитания также бесплодны и соответствуют со скоростью, не совпадающей с известными колебаниями климата.

Современное изменение климата и глобальное потепление

Вследствие того, что люди выбрасывают парниковые газы, глобальная температура поверхности начала роста. Глобальное потепление - это состояние современного климата, термин, который включает также наблюдаемые изменения в осадках, штормовых траекториях и облачности. Как следствие, было обнаружено, что ледники во всем мире значительно сокращаются. Наземные ледяные щиты в Антарктиде и Гренландии теряют массу с 2002 года, а с 2009 года отсутствует ускорение потери массы льда. Глобальный уровень моря повышается в результате теплового расширения и лед тает. Уменьшение площади и толщины морского льда в Арктике за несколько десятилетий является еще одним фактором быстрого изменения климата.

Изменчивость между регионами

Примеры региональной изменчивости климата

Помимо глобального изменчивости климата и глобального климата, изменяются вместе глобальные изменения в разных регионах.

Поглощение океанаами около 90% избыточного тепла привело к тому, что температура поверхности повысилась, чем температура поверхности моря. В Северном полушарии, где соотношение площади суши и океана больше, чем в Южном полушарии, наблюдается повышение средней температуры. Вариации в разных широтных диапазонах также отражают это расхождение в повышении средней температуры, при этом повышении температуры в северных внетопах повышении температуры в тропиках, что, в свою очередь, повышение температуры в южных внетропиках.

Верхнее. регионы атмосферы охлаждались одновременно с потеплением в нижних слоях атмосферы, что подтверждает действие парникового эффекта и истощение озонового слоя.

Наблюдаемые региональные климатические изменения подтверждают прогнозы относительно продолжающихся изменений, например, путем сопоставления (более плавного) глобальные колебания от года к году с (более устойчивыми) колебаниями от года к году в локализованных регионах. И наоборот, сравнение моделей потепления в различных регионах с их историческими изменениями позволяет не изменять величины температурных изменений в перспективу того, что является нормальной изменчивостью для каждого региона.

Наблюдения за региональной изменчивостью позволяют изучать региональные переломные моменты климата, такие как исчезновение тропических лесов, таяние ледяного покрова и морского льда, а также таяние вечной мерзлоты. Такие различия лежат в основе исследования возможного глобального каскада переломных моментов.

См.

Примечания

Ссылки

  • Cronin, Thomas N. (2010). Палеоклиматы: понимание изменений климата в прошлом и настоящем. Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. ISBN 978-0-231-14494-0. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
  • IPCC (2007). Соломон, S.; Qin, D.; Manning, M.; Chen, Z.; Et al. (Ред..). Изменение климата 2007: Основы физических наук (PDF). Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88009-1.(pb: 978-0-521-70596-7 ).
  • IPCC (2008). Основная группа авторов; Пачаури, РК; Райзингер, АР (ред.). Изменение климата 2008: Сводный отчет. Вклад рабочих групп I, II и III в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Женева, Швейцария: МГЭИК. ISBN 978-92-9169-122-7..
  • Берроуз, Уильям Джеймс (2001). Изменение климата: мультидисциплинарный подход. Кембридж: Cambridge University Press. ISBN 0521567718. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
  • Берроуз, Уильям Джеймс (20 07). Изменение климата: мульти дисциплинарный подход. Кембридж: издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-511-37027-4. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
  • Руддиман, Уильям Ф. (2008). Климат Земли: прошлое и будущее. Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 9780716784906. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
  • Rohli, Robert. V.; Вега, Энтони Дж. (2018). Климатология (четвертое издание). Jones Bartlett Learning. ISBN 9781284126563. CS1 maint: ref = harv (ссылка )

Внешние ссылки

  • значок Экологический портал
  • значок Портал глобального потепления
  • значок Энергетический портал
Последняя правка сделана 2021-05-15 11:37:13
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте