Home » Articole » RO » Știință » Încălzirea globală » Cauzele creșterii recente a temperaturii globale

Cauzele creșterii recente a temperaturii globale

Contribuitorii la schimbările climatice din perioada de timp 1850-1900 până la media din 2010-2019, după cum s-a raportat în al șaselea raport de evaluare IPCC. Toți factorii enumerați sunt cauzați de oameni, deoarece IPCC nu a găsit nicio contribuție semnificativă din cauza variabilității interne sau solare și a vulcanilor.
Credit: Eric Fisk, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Physical_Drivers_of_climate_change.svg, CC Attribution-Share Alike 4.0 International license

(Contribuitorii la schimbările climatice din perioada de timp 1850-1900 până la media din 2010-2019, după cum s-a raportat în al șaselea raport de evaluare IPCC. Toți factorii enumerați sunt cauzați de oameni, deoarece IPCC nu a găsit nicio contribuție semnificativă din cauza variabilității interne sau solare și a vulcanilor. )

Sistemul climatic experimentează diverse cicluri proprii, care pot dura ani de zile (cum ar fi El Niño – Oscilația sudică), decenii sau chiar secole. Alte schimbări sunt cauzate de un dezechilibru de energie care este „extern” sistemului climatic, dar nu întotdeauna extern Pământului. Exemple de forțări externe includ modificări ale compoziției atmosferei (de exemplu, concentrații crescute de gaze cu efect de seră), luminozitatea solară, erupții vulcanice și variații ale orbitei Pământului în jurul Soarelui.

Pentru a determina contribuția umană la schimbările climatice, variabilitatea climatică internă cunoscută și forțările externe naturale trebuie excluse. O abordare cheie este determinarea „amprentelor digitale” unice pentru toate cauzele potențiale, apoi compararea acestor amprente cu modelele observate ale schimbărilor climatice. De exemplu, forțarea solară poate fi exclusă ca o cauză majoră, deoarece amprenta sa încălzește întreaga atmosferă, și doar atmosfera inferioară s-a încălzit, așa cum era de așteptat din gazele cu efect de seră (care captează energia termică care radiază de la suprafață). Atribuirea schimbărilor climatice recente arată că principalul factor sunt gazele cu efect de seră, dar și aerosolii au un efect puternic.

Gazele cu efect de seră

Concentrații de CO2
Credit: Femke Nijsse, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Carbon_Dioxide_800kyr.svg, CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported license

(Concentrațiile de CO2 din ultimii 800.000 de ani măsurate din miezuri de gheață (albastru / verde) și direct (negru))

Pământul absoarbe lumina soarelui, apoi o radiază sub formă de căldură. Gazele cu efect de seră din atmosferă absorb și readuc radiațiile infraroșii, încetinind viteza cu care poate trece prin atmosferă și scăpa în spațiu. Înainte de Revoluția Industrială, cantitățile naturale de gaze cu efect de seră au făcut ca aerul din apropierea suprafeței să fie cu aproximativ 33 °C mai cald decât ar fi fost în absența lor. În timp ce vaporii de apă (~ 50%) și norii (~ 25%) sunt cei mai mari factori care contribuie la efectul de seră, aceștia cresc în funcție de temperatură și, prin urmare, sunt considerați un feedback. Pe de altă parte, concentrațiile de gaze precum CO2 (~ 20%), ozonul troposferic, CFC-urile și oxidul de azot nu sunt dependente de temperatură și, prin urmare, sunt considerate forțe externe.

Activitatea umană de la Revoluția industrială, în principal extragerea și arderea combustibililor fosili (cărbune, petrol și gaze naturale), a crescut cantitatea de gaze cu efect de seră în atmosferă, rezultând un dezechilibru radiativ. În 2019, concentrațiile de CO2 și metan au crescut cu aproximativ 48% și, respectiv, 160%, începând cu 1750. Aceste niveluri de CO2 sunt mai mari decât au fost în orice moment în ultimii 2 milioane de ani. Concentrațiile de metan sunt mult mai mari decât în ​​ultimii 800.000 de ani.

Proiectul Global Carbon arată cum adăugările de CO2  începând cu 1880 au fost cauzate de diferite surse.
Credit: Efbrazil, https://en.wikipedia.org/wiki/File:CO2_Emissions_by_Source_Since_1880.svg, CC Attribution-Share Alike 4.0 International license

(Proiectul Global Carbon arată cum adăugările de CO începând cu 1880 au fost cauzate de diferite surse. )

Emisiile globale de gaze cu efect de seră din 2018, cu excepția celor din schimbarea utilizării terenurilor, au fost echivalente la 52 de miliarde de tone de CO2. Dintre aceste emisii, 72% au fost CO2 reale, 19% metan, 6% oxid de azot și 3% gaze fluorurate. Emisiile de CO2 provin în principal din arderea combustibililor fosili pentru a furniza energie pentru transport, producție, încălzire și electricitate. Emisiile suplimentare de CO2 provin din defrișări și procese industriale, care includ CO2 eliberat de reacțiile chimice pentru fabricarea cimentului, oțelului, aluminiului și îngrășămintelor. Emisiile de metan provin de la animale, gunoi de grajd, cultivarea orezului, depozitele de deșeuri, apele uzate, extracția cărbunelui, precum și extracția de petrol și gaze. Emisiile de oxid de azot provin în mare parte din descompunerea microbiană a îngrășămintelor anorganice și organice. Din punct de vedere al producției, sursele primare de emisii globale de gaze cu efect de seră sunt estimate ca: electricitate și căldură (25%), agricultură și silvicultură (24%), industrie și producție (21%), transporturi (14%) și clădiri ( 6%).

În ciuda contribuției defrișărilor la emisiile de gaze cu efect de seră, suprafața terestră a Pământului, în special pădurile sale, rămâne o cantitate semnificativă de carbon pentru CO2. Procesele naturale, cum ar fi fixarea carbonului în sol și fotosinteza, compensează mai mult decât contribuția gazelor cu efect de seră din defrișări. Se estimează că chiuveta de la suprafața terestră elimină aproximativ 29% din emisiile globale globale de CO2. Oceanul servește și ca o scufundare semnificativă de carbon printr-un proces în doi pași. În primul rând, CO2 se dizolvă în apa de suprafață. Ulterior, circulația inversată a oceanului o distribuie adânc în interiorul oceanului, unde se acumulează în timp, ca parte a ciclului carbonului. În ultimele două decenii, oceanele lumii au absorbit 20-30% din CO2 emis.

Aerosoli și nori

Poluarea aerului, sub formă de aerosoli, nu numai că pune o povară mare asupra sănătății umane, dar afectează și clima la scară largă. Din 1961 până în 1990, s-a observat o reducere treptată a cantității de lumină solară care a ajuns la suprafața Pământului, fenomen cunoscut popular sub denumirea de estompare globală, atribuit în mod obișnuit aerosolilor din arderea biocombustibililor și combustibililor fosili. Eliminarea aerosolilor prin precipitații conferă aerosolilor troposferici o durată de viață atmosferică de doar aproximativ o săptămână, în timp ce aerosolii stratosferici pot rămâne în atmosferă câțiva ani. La nivel global, aerosolii au scăzut din 1990, ceea ce înseamnă că nu mai maschează la fel de mult încălzirea gazelor cu efect de seră.

Pe lângă efectele lor directe (împrăștierea și absorbția radiației solare), aerosolii au efecte indirecte asupra bugetului de radiații al Pământului. Aerosolii sulfatici acționează ca nuclee de condensare a norilor și duc astfel la nori cu mai multe și mai mici picături de nor. Acești nori reflectă radiația solară mai eficient decât norii cu picături mai puține și mai mari. Acest efect face, de asemenea, ca picăturile să fie mai uniforme ca dimensiune, ceea ce reduce creșterea picăturilor de ploaie și face norii mai reflectanți la lumina soarelui. Efectele indirecte ale aerosolilor sunt cea mai mare incertitudine în forțarea radiativă.

În timp ce aerosolii limitează încălzirea globală prin reflectarea soarelui, carbonul negru din funingine care cade pe zăpadă sau gheață poate contribui la încălzirea globală. Acest lucru nu numai că mărește absorbția soarelui, ci și crește topirea și creșterea nivelului mării. Limitarea noilor depozite de carbon negru în Arctica ar putea reduce încălzirea globală cu 0,2 °C până în 2050.

Modificări ale suprafeței terenului

Rata pierderii acoperirii globale cu pomi s-a dublat aproximativ din 2001, până la o pierdere anuală care se apropie de o zonă de mărimea Italiei.
Credit: RCraig09,https://en.wikipedia.org/wiki/File:20210331_Global_tree_cover_loss_-_World_Resources_Institute.svg, CC Attribution-Share Alike 4.0 International license

(Rata pierderii acoperirii globale cu pomi s-a dublat aproximativ din 2001, până la o pierdere anuală care se apropie de o zonă de mărimea Italiei. )

Oamenii schimbă suprafața Pământului în principal pentru a crea mai mult teren agricol. Astăzi, agricultura ocupă 34% din suprafața terestră a Pământului, în timp ce 26% este păduri, iar 30% este nelocuibilă (ghețari, deșerturi etc.). Cantitatea de teren împădurit continuă să scadă, în mare parte datorită transformării în terenuri de cultură la tropice. Această defrișare este cel mai semnificativ aspect al schimbării suprafeței terenului care afectează încălzirea globală. Principalele cauze ale defrișărilor sunt: ​​schimbarea permanentă a utilizării terenurilor de la pădure la terenuri agricole pentru produse precum carnea de vită și ulei de palmier (27%), exploatarea forestieră / produse forestiere (26%), cultivarea pe termen scurt (24%) și incendii (23%).

Pe lângă afectarea concentrațiilor de gaze cu efect de seră, schimbările de utilizare a terenului afectează încălzirea globală printr-o varietate de alte mecanisme chimice și fizice. Schimbarea tipului de vegetație dintr-o regiune afectează temperatura locală, schimbând cât din lumina soarelui se reflectă înapoi în spațiu (albedo) și cât de multă căldură se pierde prin evaporare. De exemplu, schimbarea dintr-o pădure întunecată în pășune face suprafața mai ușoară, determinând-o să reflecte mai multă lumină solară. Defrișarea poate contribui, de asemenea, la schimbarea temperaturilor prin afectarea eliberării de aerosoli și a altor compuși chimici care influențează norii și prin schimbarea modelelor de vânt. În zonele tropicale și temperate, efectul net este de a produce o încălzire semnificativă, în timp ce la latitudini mai apropiate de poli, un câștig de albedo (deoarece pădurea este înlocuită de stratul de zăpadă) duce la un efect global de răcire. La nivel global, se estimează că aceste efecte au dus la o ușoară răcire, dominată de o creștere a albedo-ului de suprafață.

Activitate solară și vulcanică

Modelele climatice fizice nu pot reproduce încălzirea rapidă observată în ultimele decenii luând în considerare doar variațiile producției solare și ale activității vulcanice. Deoarece Soarele este sursa primară de energie a Pământului, schimbările în lumina soarelui primită afectează direct sistemul climatic. Iradianța solară a fost măsurată direct de sateliți, iar măsurătorile indirecte sunt disponibile de la începutul anilor 1600. Nu a existat o tendință ascendentă a cantității de energie a Soarelui care ajunge pe Pământ. Alte dovezi ale faptului că gazele cu efect de seră sunt cauza schimbărilor climatice recente provin din măsurători care arată încălzirea atmosferei inferioare (troposfera), împreună cu răcirea atmosferei superioare (stratosfera). Dacă variațiile solare ar fi responsabile pentru încălzirea observată, ar fi de așteptat atât încălzirea troposferei, cât și a stratosferei, dar acest lucru nu a fost cazul.

Erupțiile vulcanice explozive reprezintă cea mai mare forțare naturală din era industrială. Când erupția este suficient de puternică (cu dioxid de sulf care ajunge în stratosferă) lumina soarelui poate fi parțial blocată timp de câțiva ani, cu un semnal de temperatură care durează aproximativ de două ori mai mult. În era industrială, activitatea vulcanică a avut un impact neglijabil asupra tendințelor globale de temperatură. Emisiile actuale de CO2 vulcanice sunt echivalente cu mai puțin de 1% din emisiile actuale de CO2 antropice.

Feedback asupra schimbărilor climatice

Suprafața întunecată a oceanului reflectă doar 6% din radiațiile solare
Credit: Christopher Michel, https://en.wikipedia.org/wiki/File:NORTH_POLE_Ice_(19626661335).jpg, CC Attribution 2.0 Generic license

(Gheața de mare reflectă 50% până la 70% din radiația solară primită, în timp ce suprafața întunecată a oceanului reflectă doar 6%, deci topirea gheții de mare este un feedback auto-întăritor. )

Răspunsul sistemului climatic la o forțare inițială este modificat de feedback-uri: crescut prin feedback-uri auto-consolidate și redus prin feedback-uri de echilibrare. Principalele feedback-uri de consolidare sunt feedback-ul vaporilor de apă, feedback-ul gheață-albedo și probabil efectul net al norilor. Feedbackul primar de echilibrare la schimbarea temperaturii globale este răcirea radiativă în spațiu ca radiație infraroșie ca răspuns la creșterea temperaturii suprafeței. În plus față de reacțiile de temperatură, există reacții în ciclul carbonului, cum ar fi efectul fertilizant al CO2 asupra creșterii plantelor. Incertitudinea față de feedback este principalul motiv pentru care diferite modele climatice proiectează magnitudini diferite de încălzire pentru o anumită cantitate de emisii.

Pe măsură ce aerul se încălzește, poate menține mai multă umiditate. După încălzirea inițială din cauza emisiilor de gaze cu efect de seră, atmosfera va reține mai multă apă. Deoarece vaporii de apă sunt un puternic gaz cu efect de seră, acest lucru încălzește și mai mult atmosfera. Dacă acoperirea norilor crește, mai multă lumină solară va fi reflectată înapoi în spațiu, răcind planeta. Dacă norii devin mai înalți și mai subțiri, acționează ca un izolator, reflectând căldura de jos înapoi în jos și încălzind planeta. În general, feedback-ul net al norului în epoca industrială a exacerbat probabil creșterea temperaturii. Reducerea stratului de zăpadă și a gheții marine în Arctica reduce albedo-ul suprafeței Pământului. Mai multă energie a Soarelui este acum absorbită în aceste regiuni, contribuind la amplificarea schimbărilor de temperatură din Arctica. Amplificarea arctică topeste și permafrostul, care eliberează metan și CO2 în atmosferă.

Aproximativ jumătate din emisiile de CO2 cauzate de om au fost absorbite de plantele terestre și de oceane. Pe uscat, CO2 și un sezon de creștere prelungit au stimulat creșterea plantelor. Schimbările climatice cresc secetele și valurile de căldură care inhibă creșterea plantelor, ceea ce face nesigur dacă această chiuvetă de carbon va continua să crească în viitor. Solurile conțin cantități mari de carbon și pot elibera unele cantități când se încălzesc. Pe măsură ce mai mult CO2 și căldură sunt absorbite de ocean, acesta se acidifică, circulația sa se schimbă și fitoplanctonul preia mai puțin carbon, scăzând rata la care oceanul absoarbe carbonul atmosferic. Schimbările climatice pot crește emisiile de metan din zonele umede, sistemele marine și de apă dulce și permafrost.

Text din Wikipedia sub licență CC BY-SA 3.0 tradus și adaptat de Nicolae Sfetcu

Căldura - Termodinamica fenomenologică
Căldura – Termodinamica fenomenologică

Despre căldură, temperatură, și modalități de măsurare, și aplicații practice în inginerie. Un punct de vedere contemporan privind energia, termodinamica și legile ei, cu detalierea celor mai importante principii care o guvernează. Un capitol special este dedicat schimbărilor climatice și … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $3,99 Selectează opțiunile
Schimbări climatice - Încălzirea globală
Schimbări climatice – Încălzirea globală

Există în prezent o mare varietate de dispute privind încălzirea globală, atât în discursurile politice și sociale cât și în media populară și ​​literatura științifică, cu privire la natura, cauzele și consecințele încălzirii globale. Principala controversă o reprezintă cauzele creșterii … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $2,99$3,99 Selectează opțiunile
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 2
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9,99$29,02 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *