21.1: Парниковий ефект та зміна клімату

Температура Землі - це акт балансування

Температура Землі залежить від балансу між енергією, що надходить і виїжджає з планети. Коли надходить енергія від сонця поглинається, Земля прогрівається. Коли енергія сонця відбивається назад у космос, Земля уникає потепління. Коли енергія вивільняється з Землі в космос, планета охолоджується. Багато факторів, як природних, так і людських, можуть спричинити зміни енергетичного балансу Землі, зокрема:

• Зміни парникового ефекту, що впливає на кількість тепла, що утримується земною атмосферою;
• Варіації енергії Сонця, що досягають Землі;
• Зміни відбивної здатності атмосфери і поверхні Землі.

Вчені склали картину клімату Землі, що датується сотнями тисяч років, проаналізувавши ряд непрямих заходів клімату, таких як крижані ядра, кільця дерев, розмір льодовика, кількість пилку та океанські відкладення. Вчені також вивчили зміни орбіти Землі навколо Сонця і активність самого Сонця.

Історичний запис показує, що клімат змінюється природним чином у широкому діапазоні часових масштабів. Загалом, зміни клімату до промислової революції в 1700-х роках можна пояснити природними причинами, такими як зміни сонячної енергії, виверження вулканів та природні зміни концентрацій парникових газів (ПГ). Однак останні зміни клімату не можуть бути пояснені лише природними причинами. Дослідження показують, що природні причини дуже навряд чи пояснять більшість спостережуваних потепління, особливо потепління з середини 20 століття. Швидше, людська діяльність, особливо наше спалювання викопного палива, пояснює поточне потепління (малюнок\(\PageIndex{a}\)). Науковий консенсус зрозумілий: завдяки змінам вуглецевого циклу люди змінюють глобальний клімат, збільшуючи наслідки чогось відомого як парниковий ефект.

Малюнок\(\PageIndex{a}\): Цей графік показує прогнозовані температури від двох кліматичних моделей та спостережувані температури від 1880 до 2020 року. Перша модель розглядала тільки природні фактори, які могли впливати на температуру і представлена зеленою лінією (знизу). Він показує деякі коливання температури без загального підвищення або зниження. Друга модель розглядає як людські, так і природні фактори і представлена помаранчевою лінією (зверху). Він показує загальне підвищення температури. Фактичні спостереження (чорна, зубчаста лінія; середина) більш точно відповідають другій моделі. В цілому температура зросла приблизно на 1,2 градуса Цельсія (2,1 градуса за Фаренгейтом) з доіндустріальних часів. Зображення, позначене з Efbrazil (CC-BY-SA).

Парниковий ефект змушує атмосферу утримувати тепло

Садівники, які живуть в помірних або прохолодних умовах, використовують теплиці, оскільки вони затримують тепло і створюють середовище, тепліше, ніж зовнішня температура. Це чудово підходить для рослин, які люблять тепло або чутливі до холодних температур, таких як рослини томатів та перцю. Теплиці містять скло або пластик, які пропускають видиме світло від сонця. Це світло, яке є формою енергії, поглинається рослинами, грунтом та поверхнями і нагріває їх. Частина цієї теплової енергії потім випромінюється назовні у вигляді інфрачервоного випромінювання, іншої форми енергії. На відміну від видимого світла, скло теплиці блокує інфрачервоне випромінювання, тим самим захоплюючи теплову енергію, викликаючи підвищення температури всередині теплиці.

Таке ж явище відбувається всередині автомобіля в сонячний день. Ви коли-небудь помічали, наскільки гаряче автомобіль може отримати в порівнянні з зовнішньою температурою? Світлова енергія від сонця проходить через вікна і поглинається поверхнями в автомобілі, такими як сидіння та приладова панель. Потім ці теплі поверхні випромінюють інфрачервоне випромінювання, яке не може пройти через скло. Ця захоплена інфрачервона енергія призводить до підвищення температури повітря в автомобілі. Цей процес широко відомий як парниковий ефект.

Відео нижче зроблено для дітей, але надає чітке і просте введення в парниковий ефект.

Парниковий ефект трапляється і з усією Землею. Звичайно, наша планета не оточена скляними вікнами. Натомість Земля загорнута атмосферою, яка містить парникові гази (ПГ). Подібно до скла в теплиці, ПГ дозволяють проникати енергії видимого світла від сонця, але вони блокують інфрачервоне випромінювання, яке випромінюється від Землі до космосу (малюнок\(\PageIndex{b}\)). Таким чином вони допомагають уловлювати теплову енергію, яка згодом підвищує температуру повітря. Бути парниковим газом - це фізична властивість певних типів газів; через свою молекулярну структуру вони поглинають довжини хвиль інфрачервоного випромінювання, але прозорі для видимого світла. Деякі помітні парникові гази - водяна пара (H ₂ O), вуглекислий газ (CO ₂) та метан (CH ₄). ПГ діють як ковдра, роблячи Землю значно теплішою, ніж було б інакше. Вчені підрахували, що середня температура на Землі становила б -18º C без природних парникових газів.

Малюнок\(\PageIndex{b}\): Посилений парниковий ефект. Крок 1: Деяка сонячна радіація досягає поверхні Землі, а частина відбивається назад у космос. Крок 2: Решта енергії сонця поглинається сушею і океанами, нагріваючи Землю. Крок 3: Тепло випромінюється від Землі до космосу. Крок 4: Частина тепла потрапляє в пастку парникових газів в атмосфері, зігріваючи Землю. Крок 5: Діяльність людини, така як спалювання викопного палива, сільське господарство та розчищення земель, збільшила концентрацію парникових газів в атмосфері. Крок 6: Це захоплює додаткове тепло, що призводить до підвищення температури Землі.

Що таке глобальне потепління?

Глобальне потепління стосується недавнього та постійного підвищення середньої глобальної температури поблизу поверхні Землі. Це викликано здебільшого збільшенням концентрації парникових газів в атмосфері. Глобальне потепління спричиняє зміни кліматичних моделей. Однак саме глобальне потепління являє собою лише один аспект зміни клімату.

Що таке зміна клімату?

Зміна клімату відноситься до будь-яких значних змін в заходах клімату, що тривають протягом тривалого періоду часу. Іншими словами, зміна клімату включає значні зміни температури, опадів або вітрових моделей, серед інших ефектів, які відбуваються протягом декількох десятиліть або довше.

Основні парникові гази

До найважливіших парникових газів, що безпосередньо викидаються людиною, відносяться CO ₂ і метан. Вуглекислий газ (CO ₂) є основним парниковим газом, який сприяє недавнім глобальним змінам клімату. СО ₂ - природний компонент вуглецевого циклу, який бере участь в таких заходах, як фотосинтез, дихання, виверження вулканів, обмін океаном і атмосферою. Діяльність людини, насамперед спалювання викопного палива та зміни в землекористуванні, виділяє дуже велику кількість CO ₂ в атмосферу, що призводить до підвищення його концентрації в атмосфері.

Атмосферні концентрації CO ₂ збільшилися на 45% з доіндустріальних часів, приблизно з 280 частин на мільйон (ppm) у 18 столітті до 409,8 проміле в 2019 році (рисунок\(\PageIndex{c}\)). Поточний рівень CO ₂ вище, ніж це було щонайменше за 800 000 років, на основі даних крижаних сердечників, які зберігають давні атмосферні гази (малюнок\(\PageIndex{d-f}\)). Людська діяльність в даний час виділяє понад 30 мільярдів тонн CO ₂ в атмосферу щороку. Хоча деякі виверження вулканів виділяли велику кількість CO ₂ в далекому минулому, Геологічна служба США (USGS) повідомляє, що діяльність людини зараз викидає більше 135 разів більше CO ₂, ніж вулкани щороку. Це спричинене людиною накопичення CO ₂ в атмосфері схоже на ванну, що наповнюється водою, де з крана тече більше води, ніж злив може забрати.

Малюнок\(\PageIndex{c}\): Щомісячна середня концентрація вуглекислого газу в частках на мільйон (ppm) вимірюється в обсерваторії Мауна-Лоа, Гаваї Дані вуглекислого газу на Мауна-Лоа становлять найдовший запис прямих вимірювань CO ₂ в атмосфері. Коливальна червона лінія представляє середньомісячні значення, орієнтовані на середину кожного місяця. Концентрації вуглекислого газу падають щоліта через посилення фотосинтезу. Більш плавна чорна лінія представляє те ж саме, після корекції для середнього сезонного циклу. Зображення та підпис (модифіковані) NOAA (суспільне надбання).

Малюнок\(\PageIndex{d}\): Крижане ядро EastGrip, яке було пробурено з льодового покриву Гренландії. Детальніше ви можете прочитати тут. Зображення Хелле Астрід Кьєр (CC-BY).

Малюнок\(\PageIndex{e}\): Цей графік, заснований на порівнянні атмосферних зразків, що містяться в крижаних ядрах, та більш пізніх прямих вимірюваннях, дає докази того, що CO2 в атмосфері збільшився з часів промислової революції. На осі х знаходяться роки до сьогоднішнього дня (0 = 1950). Вона починається за 400 000 років до 1950 року. На осі у - рівень вуглекислого газу в частинях на мільйон. Рівні вуглекислого газу коливалися протягом багатьох років, але вони ніколи не перевищували 300 частин на мільйон до 1950 року. У 2018 році рівень вуглекислого газу досяг 409,8 проміле. (Цей графік становить кілька років і показує поточний рівень CO ₂ на рівні 400 ppm; Кредит: дані льодового ядра Восток /J.R. Petit et al.; NOAA Mauna Loa CO2 запис.)

Малюнок\(\PageIndex{f}\): Графік зміни температури в градусах Цельсія (вгорі, синя лінія) і концентрації вуглекислого газу в частках на мільйон за обсягом (низ, зелена лінія), виміряної з льодового ядра Схід, Антарктида. Вони були пов'язані вже більше 400 000 років. Зі збільшенням концентрації вуглекислого газу збільшувалася і температура. Оскільки концентрація вуглекислого газу зменшувалася, так само і температура. Ці дані були зібрані в 1999 році. З тих пір концентрації вуглекислого газу збільшилися до 409,8 проміле (середнє значення за 2019 рік). Зображення та підпис (модифіковані) за допомогою NOAA/автопілота (CC-BY-SA)

Інші парникові гази

Хоча ця концентрація набагато менша, ніж у CO ₂, метан (CH ₄) в 28 разів потужніший парниковий газ. Метан утворюється, коли бактерії розщеплюють органічну речовину в анаеробних умовах і можуть виділятися внаслідок природних або антропогенних процесів. Анаеробні умови можуть статися, коли органічна речовина потрапляє під водою (наприклад, у рисових порід) або в кишечнику травоїдних тварин. Антропогенні причини зараз становлять 60% загального викиду метану. Приклади включають сільське господарство, видобуток та транспорт викопного палива, видобуток корисних копалин, використання звалищ та спалювання лісів. Зокрема, вирощування великої рогатої худоби виділяє метан через бродіння в їх рубцях виробляє метан, який виганяється з їх шлунково-кишкового тракту. Зараз в атмосфері Землі метану більше, ніж будь-коли, принаймні за останні 650 000 років, а концентрації CH ₄ різко зросли протягом більшої частини 20 століття. Зараз вони перевищують два з половиною рази доіндустріальні рівні (1,9 проміле), але темпи зростання значно сповільнилися в останні десятиліття.

Водяна пара є найпоширенішим парниковим газом, а також найважливішим з точки зору його внеску в природний парниковий ефект, незважаючи на короткий атмосферний термін служби. Деякі види діяльності людини можуть впливати на місцевий рівень водяної пари. Однак в глобальному масштабі концентрація водяної пари контролюється температурою, яка впливає на загальні швидкості випаровування і опадів. Тому на глобальну концентрацію водяної пари суттєво не впливають прямі викиди людини.

Приземний озон (O ₃), який також має короткий термін служби атмосфери, є потужним парниковим газом. Хімічні реакції створюють озон від викидів оксидів азоту та летких органічних сполук з автомобілів, електростанцій та інших промислових і комерційних джерел в присутності сонячного світла (про що йдеться в розділі 10.1). Окрім уловлювання тепла, озон є забруднювачем, який може спричинити проблеми зі здоров'ям органів дихання та пошкодити сільськогосподарські культури та екосистеми.

Зміни енергії Сонця впливають на те, скільки енергії досягає Землі

На клімат можуть впливати природні зміни, які впливають на те, скільки сонячної енергії досягає Землі. Ці зміни включають зміни всередині Сонця та зміни орбіти Землі. Зміни, що відбуваються в самому сонці, можуть впливати на інтенсивність сонячного світла, що досягає поверхні Землі. Інтенсивність сонячного світла може викликати або потепління (в періоди більш сильної сонячної інтенсивності), або охолодження (в періоди слабшої сонячної інтенсивності). Сонце слідує за природним 11-річним циклом невеликих підйомів і падінь інтенсивності, але вплив на клімат Землі невеликий. Зміни форми орбіти Землі, а також нахилу та положення осі Землі також можуть впливати на кількість сонячного світла, що досягає поверхні Землі.

Зміни інтенсивності сонця впливали на клімат Землі в минулому. Наприклад, так званий «Малий льодовиковий період» між 17 і 19 століттями, можливо, був частково викликаний низькою фазою сонячної активності від 1645 до 1715 років, яка збігалася з більш прохолодними температурами. Маленький льодовиковий період відноситься до невеликого охолодження Північної Америки, Європи та, ймовірно, інших районів по всій земній кулі. Зміни орбіти Землі мали великий вплив на клімат протягом десятків тисяч років. Ці зміни, здається, є основною причиною минулих циклів льодовикових періодів, в яких Земля переживала тривалі періоди холодних температур (льодовикові періоди), а також коротші міжльодовикові періоди (періоди між льодовиковими періодами) відносно тепліших температур.

Зміни в сонячній енергетиці продовжують впливати на клімат. Однак сонячна активність була відносно постійною, окрім 11-річного циклу, починаючи з середини 20 століття, і тому не пояснює недавнє потепління Землі. Аналогічним чином зміни форми орбіти Землі, а також нахилу та положення осі Землі впливають на температуру відносно тривалих часових масштабів (десятки тисяч років), і тому не можуть пояснити недавнє потепління.

Зміни відбивної здатності впливають на те, скільки енергії потрапляє в систему Землі

Коли енергія сонячного світла досягає Землі, вона може відображатися або поглинатися. Кількість, яка відбивається або поглинається, залежить від поверхні Землі та атмосфери. Світлі предмети та поверхні, такі як сніг та хмари, як правило, відображають більшість сонячного світла, тоді як більш темні предмети та поверхні, такі як океан та ліси, як правило, поглинають більше сонячного світла. Термін альбедо позначає кількість сонячного випромінювання, відбитого від об'єкта або поверхні, часто виражається у відсотках. Земля в цілому має альбедо близько 30%, а це означає, що 70% сонячного світла, який досягає планети, поглинається. Сонячне світло, яке поглинається, зігріває землю, воду та атмосферу Землі.

На альбедо впливають і аерозолі. Аерозолі - це дрібні частинки або краплі рідини в атмосфері, які можуть поглинати або відбивати сонячне світло. На відміну від парникових газів (ПГ), кліматичні ефекти аерозолів варіюються залежно від того, з чого вони зроблені і де вони викидаються. Ті аерозолі, які відбивають сонячне світло, такі як частинки від вивержень вулканів або викиди сірки від спалювання вугілля, мають охолоджуючий ефект. Ті, що поглинають сонячне світло, такі як чорний вуглець (частина сажі), мають зігріваючий ефект.

Природні зміни альбедо, такі як танення морського льоду або збільшення хмарного покриву, сприяли зміні клімату в минулому, часто виступаючи в якості зворотного зв'язку з іншими процесами. Вулкани зіграли помітну роль в кліматі. Вулканічні частинки, що досягають верхньої атмосфери, можуть відображати достатню кількість сонячного світла назад у космос, щоб охолоджувати поверхню планети на кілька десятих градуса протягом декількох років. Вулканічні частинки від одного виверження не виробляють довгострокових змін, оскільки вони залишаються в атмосфері набагато коротший час, ніж ПГ.

Людські зміни у землекористуванні та земному покриві змінили альбедо Землі. Такі процеси, як вирубка лісів, лісовідновлення, опустелювання та урбанізація, часто сприяють змінам клімату в місцях, де вони відбуваються. Ці ефекти можуть бути значними на регіональному рівні, але менші при усередненні по всій земній кулі.

Науковий консенсус: глобальні зміни клімату реальні

Міжурядова група з питань зміни клімату (МГЕЗК) була створена в 1988 році Програмою ООН з навколишнього середовища та Всесвітньою метеорологічною організацією. На нього покладено завдання оцінки та синтезу наукових доказів, що оточують глобальні зміни клімату. МГЕЗК використовує цю інформацію для оцінки поточних наслідків та майбутніх ризиків, на додаток до надання політикам оцінок. Ці оцінки випускаються приблизно раз на шість років. Останній звіт, 5th Assessment, був випущений в 2013 році. Сотні провідних вчених з усього світу обрані для авторів цих звітів. За всю історію МГЕЗК ці вчені переглянули тисячі рецензованих, загальнодоступних досліджень. Науковий консенсус зрозумілий: глобальні зміни клімату реальні, і люди, швидше за все, є причиною цієї зміни.

Крім того, основні наукові установи Сполучених Штатів, включаючи Національне управління з аеронавтики та космічного простору (NASA) та Національне управління океанічних та атмосферних впливів (NOAA), також погоджуються з тим, що зміни клімату відбуваються і що люди керують ним. У 2010 році Національна дослідницька рада США дійшла висновку, що «зміни клімату відбуваються, дуже ймовірно спричинені діяльністю людини та становлять значні ризики для широкого кола людських та природних систем». Багато незалежні наукові організації оприлюднили подібні заяви, як в США, так і за кордоном. Це не обов'язково означає, що кожен вчений бачить віч-на-віч на кожен компонент проблеми зміни клімату, але існує широка згода про те, що зміни клімату відбуваються і в першу чергу спричинені надлишком парникових газів від людської діяльності. Критики зміни клімату, керовані ідеологією замість доказів, намагаються припустити громадськості, що немає наукового консенсусу щодо глобальних змін клімату. Таке твердження є явно помилковим.

Сучасний стан глобальних змін клімату та майбутні зміни

Концентрації парникових газів в атмосфері продовжуватимуть зростати, якщо мільярди тонн антропогенних викидів щороку суттєво не зменшаться. Очікується, що підвищені концентрації роблять наступне:

• Підвищення середньої температури Землі (цифра\(\PageIndex{g}\)),
• Впливають на закономірності та кількість опадів,
• Зменшити крижаний і сніговий покрив, а також вічну мерзлоту,
• Підняти рівень моря (цифра\(\PageIndex{h}\)),
• Підвищення кислотності океанів.

Малюнок\(\PageIndex{g}\): Підвищення температури було найбільш вираженим у північних широтах та над сушевими масами. Кольори представляють різницю температур між середнім показником 2011-2020 років та базовою лінією 1951-1980 років, з більш теплими кольорами (жовтий, помаранчевий, червоний), що представляють збільшення, а холодні кольори (зелений, синій) - зменшення. Зображення використовує більш довгострокові середні показники принаймні десятиліття, щоб згладити мінливість клімату через такі фактори, як Ель-Ніньо. Сірі області зображення мають недостатньо даних для рендеринга. Зображення та підпис (модифіковані) від студії наукової візуалізації НАСА/Ерік Фіск (суспільне надбання).

 

Малюнок\(\PageIndex{h}\): Зміна висоти моря (мм) з плином часу. Висота моря зросла приблизно на 3,3 міліметра на рік в середньому з 1993 року. Дані отримані з супутникових спостережень рівня моря Центром космічних польотів імені Годдарда НАСА. Зображення НАСА (суспільне надбання).

Ці зміни вплинуть на наше продовольство, водні ресурси, інфраструктуру, екосистеми і навіть наше власне здоров'я. Величина і швидкість майбутніх змін клімату будуть залежати в першу чергу від наступних факторів:

• Швидкість, з якою рівні концентрації парникових газів у нашій атмосфері продовжують зростати,
• Наскільки сильно особливості клімату (наприклад, температура, опади та рівень моря) реагують на очікуване збільшення концентрації парникових газів,
• Природні впливи на клімат (наприклад, від вулканічної активності та зміни інтенсивності сонця) та природні процеси в кліматичній системі (наприклад, зміни структури циркуляції океану).

Минулі та теперішні викиди парникових газів вплинуть на клімат далеко в майбутньому

Багато парникових газів залишаються в атмосфері протягом тривалого періоду часу. В результаті, навіть якщо викиди перестануть зростати, концентрації парникових газів в атмосфері продовжуватимуть залишатися підвищеними протягом сотень років. Більше того, якби ми стабілізували концентрації і склад сьогоднішньої атмосфери залишався стабільним (що вимагало б різкого скорочення поточних викидів парникових газів), температура поверхневого повітря продовжувала б нагріватися. Це пов'язано з тим, що океанам, які зберігають тепло, потрібно багато десятиліть, щоб повністю реагувати на більш високі концентрації парникових газів. Реакція океану на більш високі концентрації парникових газів та більш високі температури продовжуватиме впливати на клімат протягом наступних кількох десятиліть до сотень років.

Майбутні зміни температури

Кліматичні моделі проектують наступні ключові зміни, пов'язані з температурою:

• Очікується, що середні глобальні температури збільшаться на 2° F до 11,5° F до 2100 року, залежно від рівня майбутніх викидів парникових газів та результатів різних кліматичних моделей.
• До 2100 року середня глобальна температура, як очікується, зігріється принаймні вдвічі більше, ніж за останні 100 років.
• Очікується, що температура повітря на рівні землі продовжуватиме нагріватися швидше над сушею, ніж океани.
• Прогнозується, що деякі частини світу побачать більше підвищення температури, ніж середнє глобальне.

Майбутні опади та штормові події

Шаблони опадів та штормових подій, включаючи як дощ, так і снігопад, ймовірно, зміняться. Однак деякі з цих змін менш певні, ніж зміни, пов'язані з температурою. Прогнози показують, що майбутні опади та штормові зміни залежатимуть від сезону та регіону. У деяких регіонах може бути менше опадів, в деяких може бути більше опадів, а деякі можуть мати незначні зміни або взагалі не мати. Кількість опадів, що випадають під час сильних опадів, ймовірно, збільшиться в більшості регіонів, тоді як штормові доріжки, за прогнозами, зміщуватимуться до полюсів. Кліматичні моделі проектують такі зміни опадів та шторму:

• Очікується, що глобальні середньорічні опади до кінця століття збільшаться, хоча зміни кількості та інтенсивності опадів будуть змінюватися в залежності від регіону.
• Інтенсивність опадів, ймовірно, зросте в середньому. Це буде особливо яскраво виражено в тропічних та високоширотних регіонах, де також очікується загальне збільшення опадів.
• Сила вітрів, пов'язаних з тропічними штормами, швидше за все, збільшиться. Кількість опадів, що випадають під час тропічних штормів, також, ймовірно, збільшиться.
• За прогнозами, середньорічні опади збільшаться в одних районах і зменшаться в інших.

Майбутній лід, сніговий пак та вічна мерзлота

Арктичний морський лід вже різко знижується. Площа снігового покриву в Північній півкулі зменшилася з 1970 року. Температура вічної мерзлоти зросла за останнє століття, зробивши її більш сприйнятливою до відтавання. Протягом наступного століття очікується, що морський лід продовжить знижуватися, льодовики продовжать скорочуватися, сніговий покрив продовжить зменшуватися, а вічна мерзлота продовжить танути.

На кожні 2° F потепління моделі прогнозують зменшення обсягів щорічного усередненого морського льоду на 15% та зменшення вересневого арктичного морського льоду на 25%. Очікується, що прибережні ділянки льодових покривів Гренландії та Антарктики продовжуватимуть танути або ковзати в океан. Якщо швидкість цього танення льоду зросте в 21 столітті, крижані покриви можуть значно збільшити глобальне підвищення рівня моря. Очікується, що льодовики продовжуватимуть зменшуватися в розмірах. Очікується, що швидкість танення продовжить зростати, що сприятиме підвищенню рівня моря.

Майбутня зміна рівня моря

Потепління температури сприяє підвищенню рівня моря, розширюючи океанічну воду, танення гірських льодовиків та крижаних шапок, а також спричиняючи танення або стікання частин льодових покривів Гренландії та Антарктики. З 1870 року глобальний рівень моря піднявся приблизно на 8 дюймів. Оцінки майбутнього підвищення рівня моря різняться для різних регіонів, але глобальний рівень моря протягом наступного століття, як очікується, зросте більшими темпами, ніж протягом останніх 50 років. Внесок теплового розширення, крижаних шапок та невеликих льодовиків у підвищення рівня моря відносно добре вивчений, але вплив зміни клімату на крижані покриви менш зрозумілі і є активною областю досліджень. Таким чином, складніше передбачити, наскільки зміни крижаних покривів сприятимуть підвищенню рівня моря. Крижані покриви Гренландії та Антарктики можуть сприяти додатковому підвищенню рівня моря на 1 фут залежно від того, як реагують крижані покриви.

Регіональні та місцеві фактори впливатимуть на майбутнє відносне підвищення рівня моря для конкретних берегових ліній по всьому світу (рисунок\(\PageIndex{i}\)). Наприклад, відносне підвищення рівня моря залежить від змін висоти суші, які відбуваються внаслідок просідання (занурення) або підняття (підйому), на додаток до таких речей, як місцеві течії, вітри, солоність, температура води та близькість до витончення крижаних покривів. Припускаючи, що ці історичні геологічні сили продовжуються, 2-футовий підйом глобального рівня моря до 2100 року призведе до наступного відносного підвищення рівня моря:

• 2,3 футів біля Нью-Йорка
• 2,9 футів біля Хемптон-Роудс, Вірджинія
• 3.5 футів у Галвестоні, штат Техас
• 1 фут в затоці Неа в штаті Вашингтон

Малюнок\(\PageIndex{i}\): Уряд Сполучених Штатів заплатив жителям острова Де Жан Чарльз, острова на південь від Луїзіани (який також є частиною Луїзіани), переселитися, коли він став придатним для життя через підвищення рівня моря. Зображення Карен Абрикос (CC-BY-SA).

Майбутнє підкислення океану

Закислення океану - це процес зниження рН океанічних вод. Океани стають більш кислими, оскільки викиди вуглекислого газу (CO ₂) в атмосфері розчиняються в океані. Ця зміна вимірюється за шкалою рН, причому більш низькі значення є більш кислими. Рівень рН океанів знизився приблизно на 0,1 одиниці рН з доіндустріальних часів, що еквівалентно збільшенню кислотності на 25%. Прогнозується, що рівень рН океанів зменшиться ще більше до кінця століття, оскільки концентрації CO ₂, як очікується, зростуть у найближчому майбутньому. Закислення океану негативно впливає на багато морських видів, включаючи планктон, молюски, молюски та корали. Зі збільшенням закислення океану доступність карбонату кальцію зменшиться. Карбонат кальцію є ключовим будівельним блоком для раковин і скелетів багатьох морських організмів. Якщо концентрація CO ₂ в атмосфері подвоїться, темпи кальцифікації коралів, за прогнозами, знизяться більш ніж на 30%. Якщо концентрації CO ₂ продовжують зростати зі своєю нинішньою швидкістю, корали можуть стати рідкісними на тропічних та субтропічних рифах до 2050 року.

Неузгоджені взаємодії

Зміна клімату також впливає на фенологію, вивчення впливу кліматичних умов на терміни періодичних подій життєвого циклу, таких як цвітіння рослин або міграція у птахів. Дослідники довели, що 385 видів рослин у Великобританії цвітуть на 4,5 дня раніше, ніж було зафіксовано раніше протягом попередніх 40 років. Крім того, комахозапилювані види частіше цвітуть раніше, ніж вітрозапилювані види. Вплив змін дати цвітіння буде пом'якшений, якщо запилювачі комах з'явилися раніше. Цей невідповідний час рослин та запилювачів може призвести до шкідливих наслідків екосистеми, оскільки для подальшого виживання рослини, що запилюються комахами, повинні цвісти, коли присутні їх запилювачі.

Так само перелітні птахи покладаються на денні сигнали, на які не впливають зміни клімату. Однак їх джерела їжі для комах з'являються на початку року у відповідь на тепліші температури. Як результат, зміна клімату знижує доступність їжі для перелітних видів птахів.

Поширення хвороби

Це підвищення глобальних температур збільшить діапазон комах, що переносять хвороби, а також вірусів та патогенних паразитів, які вони приховують. Таким чином, хвороби пошириться на нові регіони земної кулі. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, це поширення вже задокументовано лихоманкою денге, хворобою, яка вражає сотні мільйонів на рік. Більш холодні температури зазвичай обмежують поширення певних видів, таких як комарі, які передають малярію, оскільки температура замерзання знищує їх яйцеклітини.

Не тільки розшириться діапазон деяких хвороботворних комах, підвищення температури також прискорить їх життєвий цикл, що дозволяє їм швидше розмножуватися та розмножуватися, і, можливо, швидше розвивати стійкість до пестицидів. Окрім лихоманки денге, очікується, що інші захворювання пошириться на нові частини світу, оскільки глобальний клімат зігрівається. До них відносяться малярія, жовта лихоманка, вірус Західного Нілу, вірус Зіка та чикунгуня.

Зміна клімату не тільки збільшує поширення захворювань у людини. Підвищення температури пов'язане з більшою смертністю земноводних через хітридіомікоз (див. Інвазивні види). Так само більш теплі температури посилили зараження короїдом хвойних дерев, таких як сосна та ялина.

Зміна клімату впливає на всіх

Наше життя пов'язане з кліматом. Людські суспільства пристосувалися до відносно стабільного клімату, яким ми користувалися з останнього льодовикового періоду, який закінчився кілька тисяч років тому. Потепління клімату призведе до змін, які можуть вплинути на наше водопостачання, сільське господарство, енергетичні та транспортні системи, природне середовище та навіть наше власне здоров'я та безпеку.

Вуглекислий газ може залишатися в атмосфері майже століття, в середньому, тому Земля буде продовжувати грітися в найближчі десятиліття. Чим тепліше він стає, тим більший ризик для більш серйозних змін клімату і системи Землі. Хоча важко передбачити точні наслідки зміни клімату, очевидно, що клімат, до якого ми звикли, більше не є надійним керівництвом щодо того, чого очікувати в майбутньому.

Ми можемо зменшити ризики, з якими ми зіткнемося від зміни клімату. Роблячи вибір, який зменшує забруднення парниковими газами, та готуючись до змін, які вже відбуваються, ми можемо зменшити ризики від зміни клімату. Наші рішення сьогодні формуватимуть світ, в якому будуть жити наші діти та онуки.

Ви можете вжити заходів вдома, в дорозі та в офісі, щоб зменшити викиди парникових газів та ризики, пов'язані зі зміною клімату. Багато з цих кроків можуть заощадити ваші гроші. Деякі, такі як ходьба або їзда на велосипеді на роботу, можуть навіть поліпшити ваше здоров'я! Ви також можете взяти участь на місцевому або державному рівні для підтримки енергоефективності, програм чистої енергетики або інших кліматичних програм.

Пропоноване додаткове читання

Міжурядова група з питань зміни клімату. 2013 рік. П'ята оцінка: Резюме для політиків.

НАСА. 2018 РІК. Глобальні зміни клімату: життєво важливі ознаки планети. Цей веб-сайт NASA надає мультимедійний smorgasboard захоплюючого контенту. Дізнайтеся про зміни клімату, використовуючи дані, зібрані супутниками NASA тощо.

Атрибуції

Модифікований Мелісою Ха з наступних джерел:

• Клімат та наслідки глобальних змін клімату від загальної біології OpenSTAX (ліцензовано відповідно до CC-BY)
• Зміна клімату від Екологічна біологія Метью Фішер (ліцензована відповідно до CC-BY)
• Цикл вуглецю з біології Джона Кімбалла (ліцензований під CC-BY)