Зміна клімату

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Зміни температури, вмісту CO2 та пилу в льодовиках Антарктики за останні 450 тисяч років за даними зі станції Восток

Змі́на клі́мату — коливання кліматичних параметрів атмосфери Землі в цілому або окремих її регіонів в часі. Вивченням змін клімату займаються науки палеокліматологія та кліматологія.

Останнім часом термін «зміна клімату» використовується як правило (особливо в контексті екологічної політики) для позначення зміни в сучасному кліматі (див. глобальне потепління).

Чинники впливу на клімат[ред.ред. код]

У більш широкому розумінні, кількість енергії, що отримується від сонця, та її кількість, що втрачається у космосі визначають рівноважну температуру та клімат Землі. Ця енергія розповсюджується по земній кулі за допомогою вітрів, океанських течій, та інших механізмів, які впливають на клімати різних регіонів.

Фактори, які формують клімат, називаються кліматоутворюючими чинниками або «зовнішніми механізмами». Вони включають в себе такі процеси, як: коливання у сонячному випромінюванні, відхилення орбіти Землі, утворення гір та рух материків, та зміни концентрації парникових газів. Існує, також, велика кількість різноманітних зворотних реакцій на зміну клімату, які можуть як збільшувати так і зменшувати первісний вплив. Деякі частини кліматичної системи, такі як океани та льодовикові шапки, повільно реагують на кліматичні зміни, коли інші реагують значно швидше.

Механізми також можуть бути внутрішніми або зовнішніми. Внутрішні чинники - це природні процеси, які виникають усередині самої кліматичної системи (наприклад термогалійна циркуляція). Зовнішні чинники можуть бути як природними (наприклад, зміни у сонячному випромінюванні), так і антропогенними (наприклад, збільшення викидів парникових газів).

Неважливо, чи первісні кліматоутворюючі чинники є внутрішніми або зовнішніми, реакція кліматичної системи може бути швидкою (наприклад, раптове охолодження через розсіяний у повітрі вулканічний попіл, який відбиває сонячне світло), повільною (наприклад, теплове розширення води океану через потепління) або комбінованою (наприклад, раптова втрата здатності поверхні Північно-Льодовитого океану відбивати світло, тобто втрата альбедо, через танення морського льоду внаслідок поступового потепління води). Таким чином, кліматична система може одразу зреагувати, але повна відповідь на дії чинників може бути сформована протягом століть, і навіть довше.

Внутрішні чинники впливу на клімат[ред.ред. код]

Природні зміни у складових кліматичної системи Землі та їх взаємодії спричиняють внутрішню кліматичну мінливість, тобто «внутрішні чинники». Взагалі науковці виділяють п’ять компонентів кліматичної системи Землі, що включають у себе: атмосферу, гідросферу, кріосферу, літосферу (обмежено - поверхневі ґрунти, каміння, та осад), та біосферу.

Світовий океан[ред.ред. код]

У масштабі десятиліть кліматичні зміни можуть бути результатом взаємодії атмосфери і світового океану. Багато флуктуацій клімату, включаючи найвідомішу південну осциляцію Ель-Ніньо, а також північноатлантична і арктична осциляції, відбуваються частково завдяки можливості світового океану акумулювати теплову енергію і переміщенню цієї енергії в різні частини океану. У тривалішому масштабі в океанах відбувається термогалінна циркуляція, яка грає ключову роль в перерозподілі тепла і може значно впливати на клімат.

Життя[ред.ред. код]

Життя впливає на клімат через участь у вуглецевому циклі, у кругообігу води, та у таких природних механізмах, як: альбедо, сумарне випаровування, утворення хмар та вивітрювання. Прикладом того, як життя раніше впливало на формування клімату може бути: зледеніння, спричинене розвитком кисневого фотосинтезу 2,3 мільярди років тому, або зледеніння, про яке відомо через давні поклади стійкого до розкладу детриту судинних наземних рослин (утворення вугілля), яке відбулось 300 мільйонів років тому, або закінчення Пізньопалеоценового термічного максимуму 55 мільйонів років тому, внаслідок буйного розростання морського фітопланктону, або реверс глобального потепління 49 мільйонів років тому, спричинений цвітінням арктичної азолли та глобальне охолодження, яке відбулося більше ніж 40 мільйонів років тому через поширення злакових екосистем.

Зовнішні чинники[ред.ред. код]

Зміни орбіти[ред.ред. код]

Докладніше: Цикли Миланковича

За своїм впливом на клімат зміни земної орбіти схожі з коливаннями сонячної активності, оскільки невеликі відхилення в положенні орбіти приводять до перерозподілу сонячного випромінювання на поверхню Землі. Такі зміни положення орбіти називаються циклами Миланковича, вони передбачаються з високою точністю, оскільки є результатом фізичної взаємодії Землі, її супутника Місяця і інших планет. Зміни орбіти вважаються головними причинами чергування гляціальних і інтергляціальних циклів останнього льодовикового періоду. Результатом прецесії земної орбіти є і менш масштабні зміни, такі як періодичне збільшення і зменшення площі пустелі Сахара.

Сонячне випромінювання[ред.ред. код]

Сонце є основним джерелом тепла в кліматичній системі. Сонячна енергія, що перетворюється на поверхні Землі в тепло, є невід'ємною складовою формування земного клімату. Якщо розглядати тривалий період часу, то в цих рамках Сонце стає яскравішим і виділяє більше енергії, оскільки розвивається згідно з головною послідовністю. Цей повільний розвиток впливає і на земну атмосферу. Вважається, що на ранніх етапах історії Землі Сонце було надто холодним для того, аби вода на поверхні Землі була рідкою, що привело до т. зв. "парадоксу слабкого молодого Сонця".

На коротших тимчасових відрізках також спостерігаються зміни сонячній активності: 11-річний сонячний цикл і триваліші модуляції. Проте 11-річний цикл виникнення і зникнення сонячних плям не відстежується явно в кліматологічних даних. Зміна сонячної активності вважається важливим чинником настання малого льодовикового періоду, а також деяких потеплінь, що спостерігалися між 1900 і 1950 роками. Циклічна природа сонячної активності ще не до кінця вивчена; вона відрізняється від тих повільних змін, які супроводжують розвиток і старіння Сонця.

Сила магнітного поля[ред.ред. код]

Недавнє дослідження вказує на існування зв'язку між глобальним кліматом та силою магнітного поля Землі.

Вулканізм[ред.ред. код]

Вулканізм є частиною геохімічного циклу вуглецю. Виверження вулканів є джерелом значного підвищення концентрації сульфатних аерозолів в атмосфері, тому здатні змінити енергетичний баланс Землі та клімат.

Одне сильне виверження вулкана здатне вплинути на клімат, викликавши похолодання тривалістю декілька років. Наприклад, виверження вулкана Пінатубо в 1991 році істотно вплинуло на клімат. Гігантські виверження, що формують найбільші магматичні провінції, трапляються всього кілька разів в сто мільйонів років, але вони впливають на клімат протягом мільйонів років і є причиною вимирання видів.

Впродовж багатьох геологічних періодів діоксид вуглецю. Проте цей внесок не порівняється по величині з антропогенною емісією оксиду вуглецю, яка, за оцінками Геологічної служби США, в 130 разів перевищує кількість СО2, емітованого вулканами.

Тектоніка літосферних плит[ред.ред. код]

Впродовж тривалих відрізків часу тектонічні рухи плит переміщають континенти, формують океани, створюють і руйнують гірські хребти, тобто створюють поверхню, на якій існує клімат. Недавні дослідження показують, що тектонічні рухи посилили умови останнього льодовикового періоду: близько 3 млн років тому північно- і південноамериканська плити зіткнулися, утворивши Панамський перешийок і закривши шляхи для прямого змішування вод Атлантичного і Тихого океанів.

Антропогенна дія на зміну клімату[ред.ред. код]

Антропогенні чинники включають діяльність людини, яка змінює навколишнє середовище і впливає на клімат. В першу чергу, до антропогенних чинників змін клімату відноситься збільшення концентрації парникових газів в атмосфері, в основному вуглекислого газу, що викликає посилення парникового ефекту.

Інші причини – це викиди в атмосферу аерозолів, цементна промисловість та інші промислові процеси, які супроводжуються виділенням парникових газів. Інші чинники, такі як землекористування, зменшення озонового шару, тваринництво, вирубка лісів, та урбанізація також впливають на клімат.

В деяких випадках причинно-наслідковий зв'язок прямий і недвозначний, як, наприклад, при впливі зрошування земель на температуру і вологість, в інших випадках цей зв'язок менш очевидний. Різні гіпотези впливу людини на клімат обговорювалися впродовж багатьох років.

Фізичні докази та приклади зміни клімату[ред.ред. код]

Факт зміни клімату підтверджується даними із різноманітних джерел, які також можуть бути використані для відтворення попередніх кліматів. Зрозуміло, що запис більш-менш достовірних даних температури поверхні ведеться з середини-кінця 19 століття. Для більш ранніх періодів існують непрямі докази – припускається, що кліматичні зміни відображуються так званими проксі-даними, тобто індикаторами, які відбивають клімат, наприклад рослинність, льодяні керни, дендрохронологія, підвищення рівня моря та гляціологія.

Температурні вимірювання та проксі-дані[ред.ред. код]

Апаратні температурні дані з метеостанцій доповнюються даними з радіозондів, отримані під час екстенсивного моніторингу атмосфери до середини 20 століття, та починаючи з 70-х років, даними із супутників. Прикладом температурного проксі-методу є метод вимірювання співвідношення ізотопів кисню 18O/16O у зразках вапняного шпату та льодового керну, цей метод використовується для визначення температури океану у далекому минулому.

Історичні та археологічні докази[ред.ред. код]

У недалекому минулому ефект зміни клімату можна визначити через відповідні зміни у структурі заселення та сільського господарства. За допомогою археологічних знахідок, усної історії та історичних документів можна зазирнути у минулі зміни, що сталися у кліматі. Зі зміною клімату пов’язується руйнування багатьох цивілізацій.

Зменшення льодового покрову Арктичного моря[ред.ред. код]

Наступним доказом швидких змін клімату є зменшення льодового покрову арктичного моря протягом останніх декількох десятиліть, як за площиною, так і за товщиною. Морська крига – це заморожена морська вода, що плаває на поверхні океану. Вона вкриває мільйони кілометрів полярних районів в залежності від сезону. В Арктиці морський лід залишається рік від року, подекуди майже весь лід Південного океану або Антарктичного моря повністю тане та утворюється заново кожного року. Супутникові спостереження показують, що крига арктичного моря наразі зменшується на 11,5 % кожні десять років відносно середнього з 1979 по 2000 рр.

Рослинництво[ред.ред. код]

Зміна видів, методів розповсюдження та площі покриття рослинами може спричинити зміни клімату. Результатом деяких змін у кліматі може бути збільшення опадів та потепління, що в свою чергу посилить зростання рослин та наступне зменшення рівня вуглецю. Поступове потепління в будь-якому районі призводить до більш раннього цвітіння та плодоносіння, спричинюючи зміни у життєвому циклі залежних організмів. І навпаки, похолодання призводить до затримки у рослинних біо-циклах. Однак, великі, або швидкі, або більш радикальні зміни можуть спричинити так званий вегетативний стрес, тобто за певних обставин стрімке зменшення рослинництва та утворення пустель. Такий випадок стався під час Колапсу тропічного лісу в кам'яновугільний період, який відбувся 300 мільйонів років тому. На даний час велика кількість тропічних лісів вкриває екваторіальні території Європи та Америки. Зміна клімату спустошила ці тропічні джунглі різко подрібнюючи природне середовище на ізольовані острівки та знищуючи багато рослин та тварин. Дані зі супутників останніх десятиліть показують, що світова земна первинна нетто-продуктивність збільшилась на 6% з 1982 по 1999 рр., де найбільше збільшення відбулося в тропічних лісах, а потім зменшилась на 1% з 2000 по 2009 рр.

Аналіз пилку[ред.ред. код]

Палінологія – це дослідження сучасних та викопних залишків поліноморфів, в тому числі пилку. За допомогою палінології можна визначити географічне розповсюдження видів рослин, які, в свою чергу, видозмінюються під впливом інших кліматичних умов. Різноманітні групи рослин мають пилок характерної форми та особливої текстури, й доки зовнішня поверхня пилкового зерна складається з життєздатного матеріалу, вони можуть протистояти розкладанню та гниттю. Зміни у видах пилку, знайдених в різних шарах осаду в озерах, болотах, або в дельтах рік, вказують на зміни у рослинних угрупованнях. Часто, такі зміни є ознакою зміни клімату. Наприклад, палінологічні дослідження були використані для відстеження зміни структури рослинності протягом Четвертинного зледеніння, особливо під час Останнього льодовикового максимуму.

Опади[ред.ред. код]

Кількість опадів у минулому у наш час може бути оцінена за допомогою глобальної мережі датчиків-опадомірів. Поверхня океану та віддалені райони відносно розсіяні, проте, ігноруючи інтерполяцію, супутникові дані були доступні починаючи з 1970 років. Вимірювання кліматичних варіацій опадів попередніх віків та епох недостатньо достовірні, проте їх можна приблизно оцінити за допомогою проксі-методів, таких як: морські осади, льодовикові керни, печерні сталагміти та річні кільця дерев.

Температура клімату значно впливає на формування опадів. Наприклад, під час Останнього льодовикового максимуму, який стався 18000 років тому, рівень термально-залежного випаровування води з поверхні океану на континенти був низьким, призводячи до утворення великих за площею екстремальних пустель, таких як полярні пустелі (холодно але з низьким рівнем опадів). До того, клімат землі був більш вологим ніж на початку теплого Атлантичного періоду, який почався 8000 років тому.

За 20 століття розрахункова загальна кількість світових опадів збільшилась приблизно на 2%, хоча розрахована тенденція змінюється в залежності від вибору граничних часових меж, та ускладнюється коливанням Ель-Ніньйо та іншими коливаннями, включаючи збільшення загальної кількості світових опадів протягом 50-х та 70-х років, аніж у 80-х та 90-х років незважаючи на позитивну тенденцію протягом століття в цілому. Також спостерігається подібне незначне збільшення загальної кількості річкового стоку та середнього рівня вологості ґрунту.

Дендрокліматологія[ред.ред. код]

Дендрокліматологія – відтворення клімату минулого за інформацією про деревні кільця. Широкі та товсті кільця свідчать про плодючий, з достатньою кількість води вегетаційний період, і навпаки: тонкі та вузькі кільця свідчать про менш привабливі умови для зростання: води було недостатньо та інше.

Льодовикові шапки[ред.ред. код]

Результати дослідження льоду з кернів видобутих з льодовикових щитів, наприклад з Антарктичного льодовикового щиту, демонструють зв'язок між температурою та коливаннями рівня світового моря. Повітря, що збереглося в кульках льоду, також вказує на коливання рівня вуглекислого газу в атмосфері далекого минулого до впливу сучасного середовища. Дослідження льодових кернів стало визначним індикатором змін рівня вуглекислого газу, що відбулося протягом багатьох тисячоліть, та продовжує надавати цінну інформацію щодо відмінностей між давніми та сучасними атмосферними умовами.

Тварини[ред.ред. код]

Залишки жуків та комах у воді та земних осадах - звичайне явище. В різних кліматичних умовах находять різні види жуків. Беручи до уваги широке розповсюдження комах, генетична структура яких майже не змінилась за тисячоліття, знання сучасних кліматичних зон розповсюдження різних видів, та вік осаду, в якому можна знайти залишки комах, можна визначити умови давнього клімату.

Так само, існує міцний зв'язок між кліматичними умовами та історичною поширеністю різноманітних видів риб. Зміни у первинній продукції автотрофних організмів в океанах можуть впливати на морські харчові ланцюги.

Зміна рівня світового моря[ред.ред. код]

Здебільшого, зміну рівня світового моря було оцінено за допомогою мареографів, дані, з яких зібрані за тривалий період минулого століття для визначення довготривалої середньої. Зовсім недавно, дані з висотомірів, разом з точно визначеними орбітами супутників, дозволили визначити більш точно зміну рівня світового моря. Для визначення рівня моря до застосування інструментальних засобів, вчені використовували дані з коралових рифів, які ростуть поблизу поверхні океану, прибережних осадів, морських терас, ооідних часток у вапняку, та прибережних археологічних знахідок. Здебільшого використовуються наступні методи визначення віку: ряд урана та радіо вуглецевий, іноді, вік терас, які пережили падіння відносного рівня моря, визначають за допомогою космогонічних радіоактивних ізотопів. На початку Пліоцену, глобальна температура була на 1-2˚C тепліше, ніж температура нині, але рівень моря був на 15-25 метрів вище, ніж сьогодні.

Взаємодія чинників[ред.ред. код]

Вплив на клімат всіх чинників, як природних, так і антропогенних, виражається єдиною величиною — радіаційним прогрівом атмосфери у Вт/м².


У масштабі декількох століть на 2005 рік в порівнянні з 1750 роком є комбінація різноспрямованих чинників, кожний з яких значно слабкіше, ніж результат зростання концентрації в атмосфері парникових газів, чий вплив оцінюється в 2,4–3,0 Вт/м².

Глобальна концентрація вуглекислого газу, метану та закису азоту значно збільшилася в результаті діяльності людини та вже далеко переважає значення періоду до 1750 року.

Природна дія на клімат виникає в наслідок змін на Сонці та вивержень вулканів. Але різниця в оцінках радіаційної взаємодії чинників, від зміни сонячного випромінювання та активності вулканів, з початку 1750 року та в теперішній часом вкрай мала у порівнянні з різницею радіаційного впливу людини. Як наслідок, радіаційний вплив спричинений антропогенними факторами має значно більшу вагу для сучасних та майбутніх кліматичних змін у порівнянні від змін в природних процесах.

Середня температура повітря у поверхні Землі збільшилася з доіндустріальної епохи (приблизно з 1750 року) на 0,7 °С.

До початку незворотних кліматичних змін на Землі залишилося зовсім небагато і тоді...

Такого висновку дійшли науковці Університету Гаваїв у Маноа. Результати їхнього дослідження глобального потепління були опубліковані днями в авторитетному науковому журналі Nature. У масштабах планети зміни клімату, за прогнозами науковців, стануть незворотні через 34 роки, проте для одних регіонів ця дата може настати значно раніше, для інших - пізніше, пише ZN.UA Земля досягне "точки неповернення" клімату в 2047-му. Йдеться про явище, коли середня температура найхолоднішого року перевищить середню температуру найспекотнішого року за 145-річний період - з 1860-го по 2005-й. Тоді як у масштабах планети зміни клімату, за прогнозами науковців, стануть незворотні через 34 роки, для одних регіонів ця дата може настати значно раніше, для інших – пізніше. Так, наприклад, "точка неповернення" чекає жителів столиці Мексики Мехіко, ймовірно, в 2031 році. Раніше за всіх незворотні зміни клімату випробують на собі жителі індонезійського міста Манокварі - їм залишилося чекати лише сім років, вважають фахівці. Назагал, як випливає з опублікованого дослідження, жителі тропіків відчують зміни клімату раніше за мешканців північних широт. Зокрема, в Москві така точка неповернення", на думку дослідників, настане аж у 2063 році. Фахівці зазначають, що природні процеси найболючіше вдарять по тропіках, бо в цьому регіоні багата флора і фауна, і навіть незначні зміни клімату призведуть до серйозної перебудови екосистеми. А що клімат є основним чинником, який визначає біжучі біологічні процеси в окремих індивідуумів і в екосистемах, то він зачіпає кілька аспектів людського життя, йдеться в статті в Nature. Глобальні зміни можуть мати серйозні наслідки, ставлячи під загрозу існування різних видів тварин і приводячи до порушення рівноваги в екосистемах. Зміни в кліматі спричинять погіршення добробуту людини через проблеми з водою. Впливають ці явища і на здоров'я людини - через значно більше поширення інфекційних хвороб, теплового стресу і пов'язаних з ним ймовірних проблем із психікою. У результаті міграції населення загостриться конкуренція за природні ресурси, відбудуться конфлікти, що призведе до геополітичної нестабільності, пророкують дослідники. Хоча наступ "точки неповернення" неминучий, його можна відсунути зниженням викидів парникових газів в атмосферу, зазначають науковці. Але навіть у найбільш ідеальному випадку цей процес буде зрушений лише приблизно до 2069 року. Нагадаємо, за оцінками австралійських дослідників, при зміні клімату Південно-Східна Азія, Західна і Центральна Європа, східна частина Південноамериканського континенту і Південь Австралії будуть найбільш уразливі.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]