-170-430 C 350 C 20 C -140-20 C ~ -150 C ~ -180 C ~ -250 C ~ -210 C 2013-01-21 Bez względu na powód zmian jest cieplej Jean Baptiste Joseph Fourier (ur. 21 marca 1768 w Auxerre - zm. 16 maja 1830 r. w Paryżu) francuski matematyk. Odkrywca analizy fourierowskiej, ale też efektu cieplarnianego Atmosfera ziemska odpowiada za średnio 43 K wyższą temperaturę na Ziemi niż na Księżycu, gdzie nie ma naszej atmosfery Temperatura planet 1
Efekt cieplarniany Gazy cieplarniane część energii odbijają, część zatrzymują, większość przechodzi. ~240 W m 2 dociera do Ziemi, ogrzewa ją a ostatecznie część z tej energii jest odpromieniowana. Znów, tę energię promieniowania długofalowego częściowo pochłaniają gazy cieplarniane From Climate Change 2001: The Scientifi c Basis. Intergovernmental Panel on Climate Change, 2001. Hannah, 2011 Dopływ energii słonecznej i bilans promieniowania Ziemi ~342 W/m 2 z promieniowania słonecznego dociera do Ziemi ~107 W/m 2 jest odbite w Kosmos (bezpośrednio) 235 W/m 2 jest wyemitowane z Ziemi w formie promieniowania długofalowego Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Hannah, 2011 2
Gazy cieplarniane gazy wchodzące w skład atmosfery i odpowiadające za efekt cieplarniany. Para wodna (H 2 O) Metan (CH 4 ) Tlenek azotu (N 2 O) Dwutlenek węgla (CO 2 ) Freony (CFC - chloroflourowęglowodory) Svante August Arrhenius (* 1859 - + 1927) CO 2 wyemitowany do atmosfery wskutek działalności człowieka spowoduje ocieplenie IPCC 1990 3
Stężenie CO 2 przed rewolucją przemysłową (1765r.): 280 ppm (0.028%) Zapis zmian zawartości CO2 w atmosferze, Mauna Loa, Hawaje Czerwona linia cykl roczny CO2, głównie wskutek aktywności fotosyntetycznej From Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Hannah, 2011 Law Dome, Wsch. Antaktyda Mauna Loa, Hawaje http://zipcodezoo.com/trends/trends%20in%20atmospheric%20carbon%20dioxide.asp 4
Zmiany zawartości podstawowych gazów cieplarnianych (brak danych dla ozonu O 3 ) wg. Cowie 2007 CO 2 CH 4 CFC-11 CFC-12 N 2 O Koniec XVIII w. 280 ppm 0.7 ppm 0 0 288 ppb 2001 371 ppm 1.75 ppm 252 ppt 480 ppt 315 ppb czas życia w atmosferze (lata) 50-200 12 45 130 114 Czas życia w atmosferze: stosunek zawartości w atmosferze do szybkości zaniku; czas obecności w atmosferze Wzrost CO 2 spalanie paliw kopalnych, wylesianie, zmiany sposobu użytkowania ziemi Wzrost CH 4 zwiększanie powierzchni pól ryżowych (mokradła), rozwój przemysłu paliwowego, spalanie biomasy, hodowla zwierząt bydła (fermentacja jelitowa) Wzrost N 2 O aktywność rolnictwa, wykorzystanie nawozów sztucznych i w efekcie wzmożona aktywność mikroorganizmów CO 2 CH 4 CFC-11 CFC-12 N 2 O Koniec XVIII w. 280 ppm 0.7 ppm 0 0 288 ppb 2001 371 ppm 1.75 ppm 252 ppt 480 ppt 315 ppb czas życia w atmosferze (lata) 50-200 12 45 130 114 Globalny potencjał ocieplający (GWP, global warming potential) podstawowych gazów cieplarnianych czas życia w atmosferze GWP w ciągu (lata) 20 lat 100 lat 500 lat CO 2 50-200 1 1 1 CH 4 12 62 23 7 N 2 O 114 275 296 156 5
2010 by John Cook, http://www.skepticalscience.com Wymuszanie radiacyjne (również wymuszanie promieniowania) (ang. radiative forcing) zmiana bilansu promieniowania w atmosferze związana z zaburzeniem w systemie klimatycznym. Zaburzenie może być spowodowane zarówno przez czynniki naturalne jak i antropogeniczne. IPCC 2007 & Wikipedia 6
Wymuszenie radiacyjne netto a globalna anomalia temperatury 2010 by John Cook, http://www.skepticalscience.com 7
Co nas czeka wg modeli IPCC? Temperatura powierzchni Ziemi względem 1980-1999 IPCC 2007 Temperatura powierzchni Ziemi w okresie 2090-2099 względem lat 1980-1999 Scenariusze, modele i niepewność oszacowania IPCC 2007 8
Wykres zależności zmiany objętości wody od temperatury (zależność nieliniowa i niemonotoniczna) http://bobo.fuw.edu.pl/~rjb/ Wzrost poziomu morza (m) wskutek rozszerzalności termicznej H 2 O względem 1980-1999 IPCC 2007 9
Półkula północna Półkula południowa 2013-01-21 Fig.1 Location map of the 91 tide gauges (stars) used in the global sea level reconstruction. The background map shows the sea level trends over 1950-2009 from DRAKKAR-based reconstruction of sea level (uniform trend of 1.8<ce:hsp sp="0.25"/> mm... M. Becker, B. Meyssignac, C. Letetrel, W. Llovel, A. Cazenave, T. Delcroix Sea level variations at tropical Pacific islands since 1950 Global and Planetary Change Volumes 80?81 2012 85-98 http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2011.09.004 Prognozowane zmiany powierzchni lodu morskiego względem 1980-2000 (mln km 2 ) Styczeń-luty-marzec Lipiec-sierpień-wrzesień IPCC 2007 10
1992 2002 Współczesne topnienie lodowców Grenlandii Czerwony kolor: obszary topnienia lodowców. Możliwy skutek zaburzenie bądź zanik cyrkulacji termohalinowej i w efekcie zmiany wiązania CO2 przez oceany. Hannah, 2011 Jest Może być Zanik cyrkulacji termohalinowej Broeckera. Cyrkulacja termohalinowa jest napędzana przez zstępowanie gęstej (zimnej i słonej) wody Topnienie lodowców = brak kontaktu wody z lodem + zwiększony napływ wody słodkiej do oceanów. W efekcie możliwy zanik cyrkulacji mieszającej wody powierzchniowe i głębinowe. Efekt dalszy zwiększenie zakwaszenia wód powierzchniowych (spadek ph) Hannah, 2011 11
Zmiany fizykochemiczne w oceanach CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 IPCC 2007 Jeden ze skutków zmian klimatu: zwiększenie prawdopodobieństwa wystąpienia zjawisk ekstremalnych -5.5 C -2.75 C +2.75 C +5.5 C IPCC, 2004 12
Anomalie temperaturowe nie ma reguł zimniej Lipiec 2009 Lipiec 2010 goręcej Styczeń 2010 Styczeń 2011 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Zmiany zjawisk ekstremalnych względem 1980-1999 Jednostka odchylenie standardowe ze względu na normalizację modeli wzgl. odch. standardowego IPCC 2007 13
Lipiec 2012, USA Lipiec 2012, USA 14
26-30 lipca 2006 Wikipedia Peru 2012 4500 pelikanów; bezpośrednia przyczyna: brak pokarmu 15
Fale gorąca zabijają bardziej efektywnie niż inne katastrofy naturalne http://www.thedailygreen.com 16