44.5B: Причини глобальних змін клімату

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4569

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Глобальні зміни клімату є циклічними і відбуваються природним шляхом; однак вплив сучасного людського суспільства мав безпрецедентні негативні наслідки.

Цілі навчання

Поясніть драйвери зміни клімату, минуле та сьогодення

Ключові моменти

Дані показують кореляцію між термінами зміни температури та драйверами зміни клімату.
До промислової ери (до 1780) існували три драйвери зміни клімату, які не були пов'язані з діяльністю людини: цикли Міланковича, інтенсивність сонця та виверження вулканів.
Парникові гази, ймовірно, найбільш значущі рушійні сили клімату, включають вуглекислий газ, метан, водяну пару, закис азоту та озон.
Людська діяльність, така як спалювання викопного палива, виділяє в атмосферу вуглекислий газ та метан, два найважливіші парникові гази.
Вирубка лісів, виробництво цементу, тваринництво, розчищення земель та спалювання лісів - це інша діяльність людини, яка виділяє вуглекислий газ.

Ключові умови

Цикл Міланковича: будь-яка з трьох циклічних варіацій земної орбіти навколо Сонця, відповідно конусність його осі, прецесія рівнодення і ексцентриситет його орбіти
парникові гази: будь-який газ, такий як вуглекислий газ, який сприяє парниковому ефекту (тривалому потеплінню) при викиді в атмосферу
парниковий ефект: процес, за допомогою якого планета нагрівається своєю атмосферою

Поточні та минулі драйвери глобальних змін клімату

Оскільки неможливо повернутися назад у часі, щоб безпосередньо спостерігати та вимірювати клімат, вчені використовують непрямі докази для визначення драйверів або факторів, які можуть бути відповідальними за зміну клімату. Непрямі докази включають дані, зібрані за допомогою крижаних ядер, свердловин (вузьких валів, бурових у землю), кілець дерев, довжини льодовиків, залишків пилку та океанських відкладень. Дані показують кореляцію між термінами зміни температури та драйверами зміни клімату. До промислової ери (до 1780) існували три драйвери зміни клімату, які не були пов'язані з діяльністю людини або атмосферними газами: цикли Міланковича, сонячна інтенсивність та виверження вулканів.

Природні причини зміни клімату

Цикли Міланковича описують, як незначні зміни земної орбіти впливають на клімат Землі. Тривалість циклів Міланковича коливається від 19 000 до 100 000 років. Іншими словами, можна очікувати побачити деякі передбачувані зміни клімату Землі, пов'язані зі змінами земної орбіти мінімум кожні 19 000 років.

Зміна інтенсивності сонця є другим природним фактором, що відповідає за зміну клімату. Сонячна інтенсивність - це кількість сонячної енергії або енергії, яку сонце випромінює за певний проміжок часу. Існує пряма залежність між інтенсивністю сонця і температурою: при збільшенні (або зменшенні) сонячної інтенсивності температура землі відповідно збільшується (або зменшується). Зміни сонячної інтенсивності були запропоновані як одне з декількох можливих пояснень Малого льодовикового періоду.

Нарешті, виверження вулканів є третім природним драйвером зміни клімату. Виверження вулканів можуть тривати кілька днів, але тверді речовини та гази, що виділяються під час виверження, можуть впливати на клімат протягом декількох років, викликаючи короткочасні зміни клімату. Гази та тверді речовини, що виділяються виверженнями вулканів, можуть включати вуглекислий газ, водяну пару, діоксид сірки, сірководень, водень та чадний газ.

Причини зміни клімату, пов'язані з діяльністю людини

Парникові гази, мабуть, є найбільш значущими драйверами клімату. Коли теплова енергія сонця вражає землю, гази, відомі як парникові гази, затримують тепло в атмосфері, подібно до того, як скляні панелі теплиці утримують тепло від виходу. Парникові гази, що впливають на землю, включають вуглекислий газ, метан, водяну пару, закис азоту та озон. Приблизно половина випромінювання від сонця проходить через ці гази в атмосфері, вражаючи землю. Це випромінювання перетворюється на теплове випромінювання на земній поверхні; частина цієї енергії повторно випромінюється в атмосферу. Парникові гази, однак, відображають більшу частину теплової енергії назад на земну поверхню. Чим більше парникових газів в атмосфері, тим більше теплової енергії відбивається назад на земну поверхню. Парникові гази, оскільки вони поглинають і випромінюють радіацію, є важливим фактором парникового ефекту, або потепління землі за рахунок вуглекислого газу та інших парникових газів в атмосфері.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Парникові гази: Спалювання викопного палива в промисловості та транспортних засобах виділяє вуглекислий газ та інші парникові гази в атмосферу.

З недавнього часу концентрації вуглекислого газу в атмосфері збільшилися за межі історичного максимуму 300 ppm. Нинішнє збільшення атмосферного вуглекислого газу відбулося дуже швидко: за лічені сотні років, а не тисячі років. Ключовим фактором, який необхідно визнати при порівнянні історичних даних і поточних даних, є наявність сучасного людського суспільства. Жоден інший драйвер зміни клімату не призвів до змін рівня вуглекислого газу в атмосфері з такою швидкістю або до такої величини.

Діяльність людини виділяє вуглекислий газ та метан, два найважливіші парникові гази, в атмосферу кількома способами. Основним механізмом, який виділяє вуглекислий газ, є спалювання викопного палива, такого як бензин, вугілля та природний газ. Вирубка лісів, виробництво цементу, тваринництво, розчищення земель та спалювання лісів - це інша діяльність людини, яка виділяє вуглекислий газ. Метан (CH ₄) утворюється, коли бактерії розщеплюють органічну речовину в анаеробних умовах (тобто без кисню), що може статися, коли органічна речовина потрапляє під водою, як у рисових порід, або в кишечнику травоїдних. Метан також може виділятися з родовищ природного газу і розкладання, яке відбувається на звалищах. Ще одним джерелом метану є танення клатратів: заморожені шматки льоду і метану, знайдені на дні океану. Коли вода нагрівається, ці шматки льоду тануть, виділяючи метан. Зі збільшенням температури води в океані швидкість танення клатратів зростає, виділяючи ще більше метану. Це призводить до підвищення рівня метану в атмосфері, що ще більше прискорює темпи глобального потепління. Це приклад позитивного зворотного зв'язку, який призводить до швидкої швидкості підвищення глобальних температур.