Globalne ocieplenie okiem fizyka

Transkrypt

1 Globalne ocieplenie okiem fizyka Szymon Malinowski Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego oraz naukaoklimacie.pl 29 września 2016

2 Zmiany średniej temperatury powierzchni Ziemi (GISTEMP)

3 Zmiany rozkładu temperatur lata na półkuli północnej (względem rozkładu z lat ) Hansen J et al. PNAS 2012;109:E2415-E2423

4 ΔQ S ΔQ C T1 > T2 Aby temperatura Ziemi była stała strumień ciepła otrzymywanego przez Temperatura Ziemi rośnie, gdy ΔQ S >ΔQ C Temperatura Ziemi spada, gdy ΔQ S <ΔQ C

5 Jak zmienia się strumień energii docierającej od Słońca? zmiany: ~0.1% (~1W/m 2 ) max ±0.1K...podobnie było w dalszej przeszłości sięgającej setek tysięcy lat...

6 Zmiany orbitalne o okresie ~ lat. Fluktuacje w dopływie energii 0,2% (~2W/m 2, ±0.2K) Ale niedawno (geologicznie) zmiany temperatury globu o 4-5 K! Epoki lodowcowe!

7

8

9 atmosfera

10 Efekt cieplarniany jak to działa E 1 =E 2 E 1 =E 2 =E 3 E 4 =E 1 +E 3

11 10 o C 0 o C

12 0 o C 10 o C 10 o C

13 0 o C 10 o C 20 o C

14 Uśredniony bilans energii systemu klimatycznego. Wartości w W/m 2. W nawiasach zakres niepewności i zmienności.

15 Gdzie gromadzi się nierównowagowa nadwyżka energii?

16 ~340 W/m 2 (160 W/m 2 ) ~0.1 W/m 2 ~0.025 W/m 2

17 Zmiany koncentracji CO2 w atmosferze (ppm cząsteczki na milion)

18 Global carbon budget CO2 z paliw kopalnych, przemysłu, użytkowania gruntu oraz bilans w postaci zmian zawartości w oceanie, atmosferze i glebie 1 Gt CO 2 = Gt C Źrodła: CDIAC; NOAA-ESRL; Houghton et al 2012; Giglio et al 2013; Joos et al 2013; Khatiwala et al 2013; Le Quéré et al 2015; Global Carbon Budget 2015

19 Inne dowody na antropogeniczność nadwy Spada stosunek 13 C/ 12 C. C+2O=CO 2 Spada stosunek O 2 /N 2 w powietrzu.

20 Wymuszanie radiacyjne: jak zmieniły się strumienie promieniowania w systemie klimatycznym od 1750r. wskutek zmian składu atmosfery, zm słonecznego.

21 Wymuszenia i sprzężenia w systemie klimatycznym. Wymuszenia są zewnętrznymi przyczynami zmian klimatu. Przykłady: irradiancja Słońca, zmiany orbitalne, antropogeniczne cz Sprzężenia to procesy wewnętrzne systemu klimatycznego, które s Przykłady: zmiany albedo wskutek pokrycia lodem, rozpuszczanie C Sprzężenia mogą być dodatnie lub ujemne. Sprzężenia dodatnie, gdy przekroczą pewne granice, mogą prowad Paleoklimatologia dostarcza dowodów na to że gwałtowne zmiany w

22 Modelowanie klimatu czyli budowa wirtualnej planety dzięki znajomo równania hydrodynamiki równania termodynamiki prawa transferu radiacyjnego własności składników atmosfer promieniowanie słoneczne oddziaływanie z podłożem + przemiany chemiczne układ równań modelu * zaklęcie w kod numeryczny * uwzględnienie danych * wielki superkomputer wirtualna rzeczywistość, w której m

23 Jest niezwykle prawdopodobne że działalność ludzka jest dominującą prz

24 Obserwowane emisje i scenariusze przyszłych emisji Aktualna ścieżka emisji prowadzi do wzrostu temperatury w roku 2100 o ºC ponad wartość sprzed ery przemysłowej. Aby utrzymać wzrost temperatury nie większy niż 2ºC konieczne są znaczne redukcje emisji. Pokazano ponad 1000 scenariuszy z Piątego Raportu IPCC Fuss et al 2014; CDIAC; Global Carbon Budget 2014

25 lia średniej temperatury globu do roku 2300 przy różnych scenariusza ICCP 2013

26 Jak to się ma w stosunku do historii naturalnej klimatu? HOLOCEN S A Marcott et al. Science 2013;339: Published by AAAS

27 Wyjście z epoki lodowcowej Centennial-scale changes in the global carbon cycle during the last deglaciation Shaun A. Marcott, i inni, Nature, 514, , ( 2014), doi: /nature13799

28

29 Wyjście z epoki lodowcowej i bezpieczny próg o

30 Dane paleoklimatyczne: Czarne wymuszenia orbitalne, Zielone wymuszenia CO2 (na po Czerwone temperatura w tropika Fioletowe temperatura Antarktydy Zielone odwrotność masy czap lo Niebieskie poziom morza (cienka

31 Zmiany koncentracji atmosferycznego CO 2 w historii geologicznej glacjacja Antarktydy

32 Zmiany wymuszania radiacyjnego (Słońce+CO 2 ) w historii geologicznej glacjacja Antarktydy Byrne, B., and C. Goldblatt (2014), Radiative forcing at high concentrations of well-mixed greenhouse gases, Ge

33 Zmiany temperatury powierzchni Ziemi w historii geologicznej

34 Temperatura globu dawniej i w bliskiej przyszłości

35 Glacjał, Holocen i Antropocen

36 Punkty krytyczne tipping points już blisko? od jakiegoś czasu prawdopodobnie od teraz

37