Zmiany klimatu to wszelkie długoterminowe zmiany w przeciętnych wzorcach pogodowych, zarówno globalnych, jak i regionalnych. Jak sugeruje ta szeroka definicja, zmiany klimatu występowały wiele razy w historii Ziemi i z wielu powodów. Obserwowane dziś zmiany globalnych temperatur i wzorców pogodowych są spowodowane działalnością człowieka. A dzieje się to znacznie szybciej niż naturalne zmiany klimatu z przeszłości.
Naukowcy mają wiele sposobów śledzenia klimatu w czasie, z których wszystkie jasno pokazują, że dzisiejsze zmiany klimatu są powiązane z emisją gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla i metan. Gazy te skutecznie zatrzymują ciepło z promieni słonecznych w pobliżu powierzchni Ziemi, podobnie jak szklane ściany szklarni utrzymują ciepło w środku. Niewielkie zmiany w proporcjach gazów cieplarnianych w powietrzu mogą przyczynić się do poważnych zmian w skali globalnej.
Średnio efektem gazów cieplarnianych jest wzrost globalnych temperatur. Właśnie dlatego zmiany klimatu są czasem nazywane globalnym ociepleniem. Jednak większość badaczy woli termin „zmiana klimatu” ze względu na zmienność pogody i klimatu na całym świecie. Na przykład ocieplenie średnich globalnych temperatur może zmienić przepływ strumienia odrzutowego, głównego prądu powietrza wpływającego na pogodę w Ameryce Północnej, co z kolei może prowadzić do sezonowych okresów ekstremalnego zimna na niektórych obszarach.
„Ważne jest, aby ludzie zdali sobie sprawę z tego, że istnieje duża zmienność między miejscami na Ziemi pod względem temperatury” - powiedziała Ellen Mosley-Thompson, paleoklimatolog z Byrd Polar and Climate Research Center z Ohio State University. „Kiedy mówimy o globalnych zmianach klimatu, mówimy o zmianach temperatury na dużych obszarach”.
Skąd naukowcy wiedzą, że zmiany klimatu są realne
Klimat przeszłości rejestrowany jest w lodzie, osadach, formacjach jaskiniowych, rafach koralowych, a nawet słojach drzew. Naukowcy mogą przyjrzeć się sygnałom chemicznym - takim jak dwutlenek węgla uwięziony w bąbelkach w lodowatym lodzie - aby określić warunki atmosferyczne w przeszłości. Mogą badać mikroskopijne skamieniałe pyłki, aby dowiedzieć się, jaka roślinność rozwijała się w danym obszarze, co z kolei może ujawnić, jaki był klimat. Mogą mierzyć pierścienie drzew, aby uzyskać sezonowy zapis temperatury i wilgotności. Stosunki chemicznych wariantów tlenu w koralowcach oraz stalaktytach i stalagmitach mogą ujawnić wzorce opadów z przeszłości.
Różne typy zapisów naturalnych mają różne mocne strony. Osady oceaniczne nie zawierają szczegółów z sezonu na sezon, a nawet z roku na rok, ale mogą zapewniać rozmazane zdjęcia klimatu sprzed milionów lat, Mosley-Thompson powiedział Live Science. (Według The Smithsonian Institution najstarsze rdzenie wiercone z osadów oceanicznych sięgają 65 milionów lat). Dane dotyczące drzew są stosunkowo krótkie, ale niezwykle szczegółowe. I lód może być pełen informacji: lodowce nie tylko wychwytują gazy atmosferyczne w postaci pęcherzyków powietrza, wychwytują pył i inne osady, ziarno pyłku, popiół wulkaniczny i inne. Mosley-Thompson powiedział, że gdy lód starzeje się i staje się bardziej ściśnięty, rekord może być zamazany, ale nowy lód może z roku na rok przyglądać się temu, co robi klimat.
Najnowsze zmiany klimatu - od początku rewolucji przemysłowej - można również śledzić bezpośrednio. Prowadzenie rejestrów takich rzeczy, jak temperatura lądu zaczęło się poprawiać pod koniec 1800 roku, a kapitanowie statków zaczęli przechowywać w swoich dziennikach bogactwo oceanicznych danych pogodowych. Pojawienie się technologii satelitarnej w latach siedemdziesiątych zapewniło eksplozję danych, obejmującą wszystko, od zasięgu lodu na biegunach, przez temperaturę powierzchni morza po pokrycie chmur.
Jak zmienia się klimat
Reasumując, zapisy te pokazały, że współczesny klimat szybko odchodzi od wzorców z przeszłości.
Przed rewolucją przemysłową istniało około 280 cząsteczek dwutlenku węgla na każdy milion cząsteczek w atmosferze, co jest miarą znaną jako części na milion (ppm). Według danych National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) na 2018 r. Średni globalny poziom CO2 wynosił 407,4 ppm, czyli o ponad 100 ppm więcej niż ten poziom od 800 000 lat. Według NOAA ostatni raz węgiel atmosferyczny osiągnął dzisiejszy poziom 3 miliony lat temu.
Według NOAA tempo zmian dzisiejszego węgla atmosferycznego jest również szybsze niż w przeszłości. Tempo wzrostu było 100 razy szybsze w ciągu ostatnich 60 lat niż kiedykolwiek w ciągu ostatniego miliona lat - okres, w którym osiem głównych klap klimatycznych pomiędzy cyklami lodowcowymi, w których lód rozszerzał się z biegunów na środkowe szerokości geograficzne, i cykle interglacjalne, w których lód wycofał się tam, gdzie jest dzisiaj. I stawka nadal rośnie. W latach sześćdziesiątych węgiel atmosferyczny wzrósł średnio o 0,6 ppm rocznie. W 2010 roku wzrosła średnio o 2,3 ppm rocznie.
Zdolność do zatrzymywania ciepła całego tego dodatkowego węgla przełożyła się na wzrost globalnych średnich temperatur. Według Goddard Institute for Space Studies (GISS) NASA, średnia temperatura Ziemi wzrosła o nieco ponad 2 stopnie Fahrenheita (1 stopień Celsjusza) od 1880 roku, dokładność pomiaru z dokładnością do jednej dziesiątej stopnia Fahrenheita. Podobnie jak w przypadku tempa wzrostu węgla w atmosferze, tempo globalnego wzrostu temperatury również przyspiesza, zgodnie z Obserwatorium Ziemi NASA: Dwie trzecie tego ocieplenia nastąpiło od 1975 roku.
Jakie są skutki zmian klimatu?
Ocieplenie to przełożyło się na zmiany w ekosystemach i środowiskach Ziemi. Do najbardziej dramatycznych zmian doszło w Arktyce, gdzie lód morski spada. Według NASA spadki zasięgu lodu i rekordowe spadki stały się nową normą od 2002 roku, a badania wskazują, że nawet najstarszy wieloletni lód morski szybko się rozrzedza. Naukowcy oczekują teraz pierwszego pozbawionego lodu arktycznego lata między 2040 a 2060 rokiem.
Mosley-Thompson powiedział, że lodowce wycofują się globalnie, szczególnie na środkowych szerokościach geograficznych. Park Narodowy Glacier w Montanie był domem dla 150 lodowców w 1850 roku. Dzisiaj jest ich tylko 25. Mosley-Thompson i jej zespół szacują, że ostatnie lodowce tropikalne znikną w ciągu następnej dekady.
Topnienie lodu i ekspansja wód oceanicznych pod wpływem ciepła już przyczyniły się do wzrostu poziomu mórz. Według NOAA średni globalny poziom morza wzrósł o 8-9 cali (21-24 centymetrów) od 1880 roku. Tempo wzrostu rośnie, z 0,06 cala (1,4 milimetra) rocznie w XX wieku do 0,14 cala (3,6 mm) rocznie od 2006-2015. Według NOAA ten wzrost poziomu morza przełożył się na wzrost powodzi o 300–900% na obszarach przybrzeżnych w Stanach Zjednoczonych.
Woda oceaniczna pochłania dwutlenek węgla z atmosfery, co powoduje reakcję chemiczną powodującą zakwaszenie oceanu. Średnie globalne pH wód powierzchniowych oceanów spadło o 0,11 od czasu rewolucji przemysłowej, co oznacza 30% wzrost kwasowości, zgodnie z NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory. Zwiększenie kwasowości oceanu utrudnia koralowcom budowanie szkieletów węglanowych i przetrwanie zwierząt w skorupkach, takich jak małże i niektóre rodzaje planktonu.
Zmiany klimatu wpływają nawet na czas wiosennej pogody. Najwcześniejsza wiosna (zgodnie z definicją wzrostu roślin i temperatur) odnotowana w Stanach Zjednoczonych miała miejsce w marcu 2012 r. Modele klimatyczne sugerują obecnie, że takie wczesne wiosny mogą być normą do 2015 r. Ale późne przymrozki prawdopodobnie nadal będą występować, tworząc warunki, w których rośliny mogą wcześnie wysadzić, a następnie zostać uszkodzone przez niskie temperatury. Modele klimatyczne przewidują również zaostrzenie alarmujących trendów w suszach i pożarach dzięki cieplejszym temperaturom.
Modele są kluczowym narzędziem dla badaczy klimatu, powiedziała Kathie Dello, stanowy klimatolog z Karoliny Północnej. Dello powiedział, że nie ma planety porównawczej dla Ziemi, ale modele pozwalają naukowcom tworzyć wirtualne wersje planety w celu testowania różnych scenariuszy. Chociaż system Ziemi jest skomplikowany, te modele komputerowe okazały się zdolne do przewidywania przyszłości. W artykule z 2020 r. W czasopiśmie Geophysical Research Letters stwierdzono, że prognozy modelu klimatu opublikowane w latach 70. i 2010 były dokładne w porównaniu z faktycznym ociepleniem, które nastąpiło po publikacji.
Czy możemy odwrócić zmiany klimatu?
Rosnąca liczba liderów biznesu, urzędników państwowych i prywatnych obywateli jest zaniepokojona zmianami klimatu i ich konsekwencjami oraz proponuje kroki w celu odwrócenia trendu.
„Podczas gdy niektórzy twierdzą, że„ Ziemia sama się wyleczy ”, naturalne procesy usuwania tego spowodowanego przez człowieka CO2 z atmosfery działają w skali czasowej od setek tysięcy do milionów lat”, Josef Werne, geochemik i paleoklimatolog z Uniwersytetu z Pittsburgha, powiedział. „Tak, tak, Ziemia uleczy się sama, ale nie w porę, aby nasze instytucje kulturalne zostały zachowane w ich obecnej postaci. Dlatego w naszym własnym interesie musimy działać w taki czy inny sposób, aby poradzić sobie ze zmianami klimatu powodujemy ”.
Jeśli wszystkie emisje gazów cieplarnianych u ludzi natychmiast się zatrzymają, Ziemia prawdopodobnie nadal będzie się ocieplać, jak wskazują niektóre badania, ponieważ dwutlenek węgla pozostaje w atmosferze przez setki lat. Istnieją propozycje, które teoretycznie mogłyby odwrócić część tego „zablokowanego” ocieplenia poprzez usunięcie dwutlenku węgla z atmosfery, takie jak wychwytywanie i składowanie węgla, które obejmuje wstrzykiwanie węgla do podziemnych zbiorników. Zwolennicy twierdzą, że wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla jest technologicznie wykonalne, ale siły rynkowe uniemożliwiły powszechne przyjęcie.
Niezależnie od tego, czy usunięcie już emitowanego węgla z atmosfery jest wykonalne, zapobieganie przyszłemu ociepleniu wymaga zatrzymania emisji gazów cieplarnianych. Jak dotąd najbardziej ambitnym wysiłkiem na rzecz zapobiegania ociepleniu jest porozumienie paryskie. Ten niewiążący traktat międzynarodowy, który wszedł w życie w listopadzie 2016 r., Ma na celu utrzymanie ocieplenia „znacznie poniżej 2 stopni Celsjusza powyżej poziomów przedindustrialnych i kontynuowanie wysiłków na rzecz ograniczenia wzrostu temperatury nawet do 1,5 stopnia Celsjusza”, według Organizacji Narodów Zjednoczonych. Każdy sygnatariusz traktatu zgodził się ustalić własne dobrowolne limity emisji i z czasem je zaostrzyć. Klimatolodzy stwierdzili, że limity emisji ustalone w ramach porozumienia nie utrzymają ocieplenia tak niskiego jak 1,5, a nawet 2 stopnie C, ale że będzie to poprawa w stosunku do scenariusza „jak zwykle”.
Pod administracją Obamy Stany Zjednoczone zobowiązały się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do poziomu poniżej 28% w 2005 r. Do 2025 r. Jednak prezydent Donald Trump ogłosił wkrótce po swoich wyborach, że jego administracja nie będzie przestrzegać Porozumienia paryskiego. Administracja Trumpa rozpoczęła formalny proces odstąpienia od umowy w 2019 r.
Kilka rządów stanowych i lokalnych podjęło własne wysiłki na rzecz walki ze zmianami klimatu. Na przykład 24 stany i Portoryko przystąpiły do sojuszu klimatycznego USA, zobowiązując się do osiągnięcia celów określonych w porozumieniu paryskim.
„Rząd federalny, nawet jeśli działa dobrze, nie jest najbardziej zwinną instytucją” - powiedział Dello. „Ale państwa i miasta są nieco bardziej elastyczne”.
