|
|
 |
|
|
|
|
|
Nasz system klimatyczny
Planeta Ziemia
Pojmowanie Wszechświata i wyobrażenia na temat Ziemi i jej środowiska ulegały wielkim przemianom w miarę rozwoju ludzkiej cywilizacji. W starożytnej Grecji ludzie wyobrażali sobie, że tytan Atlas dźwiga Ziemię na swych ramionach. W średniowieczu (1633 r.) Galileo Galilei został aresztowany ponieważ sugerował, że Ziemia poruszała się wokół Słońca. Dziś teleskopy pokazują galaktyki znajdujące się w kosmosie, a obrazy satelitarne pozwalają nam oglądać całą naszą planetę. Współczesna nauka udowadnia, że środowisko naszej planety ulega szybkim zmianom.
|
|
 |
|
|
Encyklopedia
Link do strony głównej
|
|
Nowa era w historii Ziemi?
W przeszłości geologicznej zdarzały się drastyczne zmiany klimatu Ziemi i były one znacznie bardziej ekstremalne niż te, które obserwujemy dziś. Nasza planeta i życie na niej przetrwały je jednak. Czy współczesne zmiany klimatu są zatem naprawdę tak niezwykłe?
|
Ery geologiczne trwają miliony lat, czasami nawet setki milionów lat. Tak długie okresy nie są porównywalne z historią ludzkości. Od końca ostatniej epoki lodowej (około 10000 lat temu) nasza planeta znajduje się we względnie stabilnym, ciepłym okresie. Historia ludzkiej cywilizacji, sięgająca swymi korzeniami do pierwszych zorganizowanych imperiów (Egipt, Sumerowie), aż do dziś rozgrywa się tylko w tym stabilnym, ciepłym okresie. Teraz zmieniamy świat wskutek naszych działań i ciągle nie wiemy jak ludzkość zaadaptuje się do przewidywanych zmian klimatu.
|
|
 |
|
|
3. Zmiany stężenia CO2 (w ppm, linia w kolorze czerwonym) i prawdopodobne zmiany globalnej temperatury powietrza w ciągu ostatnich 20 000 lat. Zmiany temperatury są przedstawione jako różnice rocznych wartości temperatury (°C, grubsza niebieska linia) w porównaniu ze średnią z lat 1960-1990 (cienka linia o wartości 0). Na osi poziomej zaznaczone są lata liczone od chwili obecnej. Około 18 000 lat temu ostatnia epoka lodowa osiągnęła maksimum (mała mapa pokazuje zasięg czap lodowych). Około 3 300 lat temu Echnaton i Nefretete (popiersie, Muzeum Egipskie, Berlin) rządzili w Egipcie.
źródła: *1 - Kliknij aby zobaczyć powiększenie! (120 K)
|
|
 |
|
|
4. Bańki powietrza uwięzione w rdzeniach lodowych i ślady w osadach pozwalają dowiedzieć się co się działo w minionych tysiącleciach. Patrząc na historię ostatnich 400 000 lat widzimy, że poziom CO2 zmieniał się od 180 ppm w czasie epok lodowych do 280 ppm w czasie okresów ciepłych. 400 000 lat temu pierwsze gatunki rodzaju ludzkiego żyły na Ziemi jako homo heidelbergensis (zrekonstruowany profil po lewej). 100 000 lat temu żył homo neanderthalis (zrekonstruowany profil po prawej).
Objaśnienia linii i opisu - jak na ryc. 3.
źródło: *2 (patrz przypisy na dole strony)
Kliknij aby powiększyć rycinę! (120 K)
|
|
|
Rycina 4 pokazuje, że zmiany zawartości dwutlenku węgla (CO2) w powietrzu i zmiany temperatury na Ziemi są ze sobą ściśle związane. Informacje uzyskane na podstawie badań baniek powietrza uwięzionych w lodach polarnych pozwalają odtworzyć zmiany w ostatnich 400 000 lat. Tzw. stosunek zmieszania CO2 (jedna z miar zawartości substancji) zmieniał się od 180 ppm (części milionowe) w czasie epok lodowych do 280 ppm w okresach ciepłych. Dziś wartość ta osiąga 370 ppm wskutek emisji antropogenicznych CO2 ze spalania paliw kopalnych. Żaden z naszych przodków nie doświadczył takiej sytuacji. W drugiej połowie XX wieku coraz bardziej zaczęto sobie zdawać sprawę z tego, że klimat się zmienia. To spowodowało rozwój badań naukowych dzięki czemu lepiej rozumiemy system klimatyczny. W Encyklopedii Klimatologicznej ESPERE wyjaśniamy jak ten system działa i jak ludzie na niego wpływają. Ten przegląd to krótkie wprowadzenie do wszystkich tematów poruszanych w Encyklopedii.
|
Słońce ...
jest źródłem energii, która zasila nasz system klimatyczny. Ta energia jest przekazywana w postaci promieniowania w przestrzeni kosmicznej. Jeśli występują małe zmiany aktywności Słońca albo orbity Ziemi wokół Słońca to ma to bezpośredni wpływ na nasz klimat.
|
|
|
Atmosfera ...
jest głównym tematem pierwszych czterech pól tematycznych Encyklopedii Klimatologicznej. Zmiany aktywności Słońca są zasadniczo dość regularne i wydaje się, że w ciągu ostatniego tysiąclecia nie były one aż tak duże aby w znaczący sposób wpływać na nasz klimat. Możemy zbadać ile energii jest emitowane przez Słońce, ile dociera do górnej granicy atmosfery, a ile do powierzchni Ziemi. Takie zestawienie to bilans radiacyjny Ziemi i jest on omówiony w polu tematycznym "Troposfera". Tak nazywa się najniższa warstwa atmosfery, rozciągająca się od powierzchni Ziemi do wysokości 8-15 km.
Omawiamy także znaczenie efektu cieplarnianego i w jaki sposób gazy cieplarniane, np. dwutlenek węgla, zatrzymują energię słoneczną przy powierzchni Ziemi. Przedstawiamy złożone procesy chemiczne zachodzące w tej warstwie atmosfery i wpływ substancji wydzielanych w naturalny sposób przez rośliny oraz wpływ substancji dostających się do atmosfery wskutek pożarów lasów. Zwracamy także uwagę na znaczenie ozonu troposferycznego, który może powodować latem smog w miastach.
|
 |
|
|
6. Schemat zmian temperatury powietrza wraz z wysokościa w troposferze (T), stratosferze (S) i mezosferze (M). W stratosferze znajduje sie warstwa ozonowa (O3).
Proszę kliknąć aby zobaczyć powiększenie ryciny! (65 K)
Autor: Elmar Uherek
|
|
|
Kolejną warstwą atmosfery, znajdującą się powyżej chmur, jest stratosfera, rozciągajaca się do wysokości około 50 km, omawiana w polu tematycznym "Stratosfera". Tam znajduje się warstwa ozonowa, a w encyklopedii omawiamy procesy jakie tam zachodzą, a dzięki którym jesteśmy chronieni przed niebezpiecznym promieniowaniem ultrafioletowym. Wyjaśniamy jak ozon jest usuwany ze stratosfery, dlaczego tworzy się dziura ozonowa i jaki to ma wpływ na nasz klimat.
Troposfera i stratosfera stanowią łącznie ponad 99% masy całej atmosfery. Nie omawiamy pozostałych warstw atmosfery. Zjawiska pogodowe, które obserwujemy na Ziemi zachodzą w najniższej warstwie o grubości około 15 km. Ruch obrotowy Ziemi i regionalne różnice w dopływie promieniowania słonecznego (prowadzące do tworzenia się ciepłych stref okołorównikowych i zimnych okołobiegunowych), wraz z obecnością oceanów i kontynentów, oraz zróżnicowaniem rodzaju powierzchni terenu są czynnikami powodującymi, że pogoda i jej zmiany są bardzo skomplikowanym zagadnieniem.
|
|
W kolejnym polu tematycznym omawiamy chmury i rolę cząstek stałych w atmosferze. Chmury zazwyczaj pokrywają około 60% naszego nieba i znacząco wpływają na ilość światła i energii jakie docierają do powierzchni Ziemi. Chmury odbijają światło dochodzące ze Słońca z powrotem w kosmos, ale zarazem zatrzymują ciepło emitowane przez Ziemię, które ogrzewa powietrze. Deszcz usuwa cząstki stałe i gazy z powietrza dzięki czemu je oczyszcza, zaś parowanie wody wymaga zużycia energii dostępnej w atmosferze. Mikroskopijne cząstki stałe zawieszone w powietrzu są konieczne aby zaczęły się tworzyć chmury, a w tym polu tematycznym encyklopedii omawiamy jak to się dzieje i skąd pochodzą te cząstki. Chmury i cząstki stałe obecne w powietrzu są elementami, które najtrudniej włączyć do komputerowych modeli klimatycznych i dlatego z nimi wiąże się najwięcej niepewności i niewiadomych w przewidywaniu i symulacjach przyszłych warunków klimatycznych.
Na powierzchni Ziemi
Co dzieje się na powierzchni Ziemi? Większość ludzi żyje w miastach i dlatego sądzimy, że pole tematyczne "Klimat miasta" zainteresuje Cię. Klimat w mieście rządzi się własnymi prawami. Wiatr wiejący w ulicy zachowuje się inaczej niż wiatr wiejący poza miastem, większość powierzchni miasta nie przepuszcza wody w głąb podłoża i dlatego naturalne zasoby wodne miasta są niewielkie. Miasta pochłaniają więcej promieniowania słonecznego niż tereny pozamiejskie, a systemy grzewcze dodatkowo powodują, że miasta są cieplejsze niż ich otoczenie. Zazwyczaj miasta są także lokalnymi źródłami znacznych ilości zanieczyszczeń powietrza, dostarczanych przez ruch samochodowy i przemysł. Pokazujemy więc co jest emitowane do powietrza w mieście i jaki to ma wpływ na klimat.
|
Oceany nie tylko wpływają na nasz klimat, ale także same reagują na zmiany klimatu. Woda w oceanach pochłania promieniowanie słoneczne, magazynuje ciepło, a potem transportuje je z ciepłych regionów okołorównikowych do chłodnych okołobiegunowych; m.in. dzięki temu istnieje życie na Ziemi. Oceany pochłaniają około 1/3 CO2 dostarczanego przez ludzi i magazynują go w warstwach głębinowych. W ten sposób zmniejszają skutki globalnego ocieplenia. Niewielkie rośliny żyjące w wodach powierzchniowych, tzw. fitoplankton, biorą udział w pochłanianiu CO2. Emitują one także związki siarki, które mają wpływ na klimat np. poprzez udział w procesach tworzenia się chmur. Globalne ocieplenie wpływa na oceany np. poprzez wzrost poziomu morza. Około 60% ludności świata żyje w strefie lądów do 100 km od wybrzeży mórz i oceanów, dlatego też wzrost poziomu morza może wywołać poważne problemy dla całej ludzkości.
|
|
 |
|
|
7. Schemat cyrkulacji oceanicznej (źródło: NASA):
(1) Prąd Zatokowy transportuje ciepło z obszarów okołorównikowych do pn. Europy. (2) Tworzenie się pólnocno-atlantyckiej warstwy głębinowej jest skutkiem silnego wychłodzenia. (3) Antarktyczne zimne wody denne tworzą się wskutek silnego wychłodzenia w rejonie Antarktyki, czego przejawem jest np. tworzenie się lodu morskiego.
|
|
|
Gdy opady deszczu są zbyt małe, albo zdarzają się powodzie niszczące duże obszary, lub też gdy w czasie okresu wegetacyjnego występują przymrozki albo długotrwałe upały - ma to wpływ na produkcję żywności. Omawiamy wpływ zmian klimatu na rolnictwo w polu tematycznym "Klimat i rolnictwo". Przewidywanie prawdopodobnych skutków zmian klimatu pomoże dostosować rolnictwo do nowych warunków i zapobiec niedoborom żywności. W niektórych regionach zmiany klimatu ułatwią uprawę roślin. W innych natomiast, zwłaszcza w krajach biednych, spowodują pogorszenie warunków dla rolnictwa.
|
Czy ludzie zmieniają klimat?
"Człowiek i klimat" to temat kolejnego pola tematycznego. Ma ono za zadanie pokazać jak my sami zmieniamy nasz klimat i jakie są konsekwencje naszych działań. Ukazujemy to na wybranych przykładach i omawiamy problemy na jakie możemy napotkać w przyszłości, a także jak dziś podejmowane działania nasze własne i polityków mogą wpłynąć na scenariusze przyszłych zmian klimatu.
Badania nad wpływem Słońca i lodu na klimat mają duże znaczenie w zrozumieniu roli człowieka w zmianach klimatu. Naukowcy starają się stwierdzić w jakim stopniu obserwowane zmiany klimatu są skutkiem zmienności aktywności Słońca, a w jakim stopniu skutkiem ludzkiej działalności.
|
 |
|
|
8. Praca na obszarach pokrytych lodem odbywa się w trudnych warunkach, ale badania te są ważne aby zrozumieć wpływ czlowieka na zmiany klimatu.
źródło: nsidc.org
|
|
|
Antarktyda jest najczystszym miejscem na Ziemi, gdyż jest położona z dala od obszarów zamieszkanych przez ludzi. Pomiary gazów śladowych na Antarktydzie pozwalają stwierdzić jak zanieczyszczenia dostarczane przez ludzi do atmosfery rozprzestrzeniają się w skali globalnej. Wielkie czapy lodowe zbudowane są z lodu powstałego i narastającego przez ostatnie tysiąclecia. Zawiera on bańki powietrza z okresu, kiedy się tworzył. Badania takich baniek powietrza mogą dostarczyć wielu informacji o klimacie w przeszłości. Modele komputerowe wykorzystują te dane, jak również wyniki współczesnych pomiarów meteorologicznych. Modele klimatyczne pomagają nam oszacować i przewidzieć co może się stać z naszym klimatem w przyszłości.
|
Zrozumieć system klimatyczny
Nasz system klimatyczny jest bardzo skomplikowany i nie znamy jeszcze wszystkich czynników, które na niego oddziałują. Stanowi to poważną trudność przy symulowaniu w modelach klimatycznych co stanie się w przyszłości, choć najlepsze superkomputery na świecie pracują nad takimi modelami. Nawet jeśli uda się stworzyć modele komputerowe, które będą realistycznie reprezentować obecne warunki, to nie wiemy jak ludzie będą działać w przyszłości. Nie wiemy o ile i w jakim czasie wzrośnie liczba ludności świata, jakie źródła energii będą używane za 50 lat, jak będą rozwijać się gospodarki różnych państw, gdzie i kiedy wybuchną wojny, a także w jakich krajach politycy i obywatele będą promować zrównoważony rozwój.
|
To nie klimatolodzy są odpowiedzialni za to, co stanie się w przyszłości - to my wszyscy za to odpowiadamy. Naszym celem jest zatem podzielenie się posiadaną wiedzą i ułatwienie Ci zrozumienia jak działa skomplikowany system klimatyczny i jakie najprawdopodobniej będą skutki zmian klimatu. Przeczytanie wszystkich stron "O klimacie pokrótce" zajmie Ci około 30 minut. Znajdziesz tu przegląd zagadnień dotyczących klimatu. Aby dowiedzieć się więcej o interesujących Cię tematach otwórz naszą Encyklopedię Klimatologiczną ESPERE.
|
|
 |
|
|
9. To my decydujemy o przyszłości klimatu.
© freefoto.com
|
|
O tej stronie:
Autor: Dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
ostatnia aktualizacja: 2004-05-23
tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa - Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków
|
|
|
|
