Reacții la schimbările climatice

(Suprafața întunecată a oceanului reflectă doar 6% din radiațiile solare; în schimb, gheața din mare reflectă 50-70%. )

Sistemul climatic include o serie de reacții (feedback), care modifică răspunsul sistemului la schimbările datorate forțelor externe. Reacțiile pozitive măresc răspunsul sistemului climatic la forța inițială, în timp ce reacțiile negative îl reduc.

Există o serie de reacții în sistemul climatic, inclusiv vaporii de apă, schimbările în gheață-albedo (acoperirea zăpezii și a gheții afectează procentul absorbției sau reflexiei luminii soarelui la suprafața Pământului), nori și modificări ale ciclului carbonului Pământului (de exemplu, eliberarea de carbon din sol). Principalul feedback negativ este energia pe care suprafața Pământului o radiază în spațiu ca o radiație infraroșie. Conform legii lui Stefan-Boltzmann, dacă temperatura absolută (măsurată în kelvin) se dublează, energia radiată crește cu un factor de 16 (a 2-a până la a 4-a putere).

Reacțiile sunt un factor important în determinarea sensibilității sistemului climatic la creșterea concentrațiilor atmosferice de gaze cu efect de seră. Alți factori fiind egali, o sensibilitate climatică mai ridicată înseamnă că se va produce o încălzire mai mare pentru o anumită creștere a forței de gaze cu efect de seră. Incertitudinea cu privire la efectul reacțiilor este un motiv major pentru care diferite modele de climă prezintă magnitudini diferite de încălzire pentru un anumit scenariu de forțare. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a înțelege rolul norilor și reacția la ciclul carbonului în proiecțiile climatice.

Proiecțiile IPCC acoperă intervalul „probabil” (probabilitate mai mare de 66%, bazată pe opinia experților) pentru scenariile de emisii selectate. Cu toate acestea, proiecțiile IPCC nu reflectă întreaga gamă de incertitudini. Capătul inferior al intervalului „probabil” pare a fi mai bine restricționat decât partea superioară.

Un studiu bazat pe observații privind schimbările climatice viitoare, despre reacția la carbonul din sol, efectuat din 1991 în Harvard, sugerează eliberarea a circa 190 de petagrame de carbon din sol, echivalentul ultimelor două decenii de emisii de gaze cu efect de seră din arderea combustibililor fosili, până în 2100, din primul 1 metru din solurile Pământului, datorită schimbărilor în comunitățile microbiene la temperaturi ridicate. Modelele climatice nu țin cont de acest posibil mecanism de feedback.

Modele climatice

(Calculul încălzirii globale pregătit în sau înainte de 2001 dintr-o gamă de modele climatice în cadrul scenariului de emisii AES SR2, care presupune că nu se iau măsuri pentru reducerea emisiilor și dezvoltarea economică divizată regional. )

(Schimbarea prognozată a temperaturii medii anuale a aerului de suprafață de la sfârșitul secolului XX până la mijlocul secolului al XXI-lea, bazată pe un scenariu cu emisii medii (SRES A1B) Acest scenariu presupune că nu sunt adoptate politici viitoare pentru a limita emisiile de gaze cu efect de seră. GFDL.)

Un model climatic este o reprezentare a proceselor fizice, chimice și biologice care afectează sistemul climatic. Astfel de modele se bazează pe discipline științifice, cum ar fi dinamica fluidelor și termodinamică, precum și procese fizice, cum ar fi transferul radiativ. Modelele pot fi utilizate pentru a prezice o serie de variabile, cum ar fi mișcarea locală a aerului, temperatura, nori și alte proprietăți atmosferice; temperatura oceanelor, conținutul de sare și circulația; acoperirea gheții pe uscat și pe mare; transferul de căldură și umiditate din sol și vegetație în atmosferă; și procesele chimice și biologice, printre altele.

Deși cercetătorii încearcă să includă cât mai multe procese posibil, simplificările sistemului climatic propriu-zis sunt inevitabile din cauza constrângerilor de putere a computerelor disponibile și a limitărilor în cunoașterea sistemului climatic. Rezultatele modelelor pot varia, de asemenea, datorită intrărilor de gaze cu efect de seră și sensibilității climatice diferite ale modelului. De exemplu, incertitudinea din proiecțiile IPCC din 2007 este cauzată de (1) utilizarea mai multor modele cu sensibilitate diferită față de concentrațiile de gaze cu efect de seră, (2) utilizarea unor estimări diferite ale emisiilor de gaze cu efect de seră în viitor ale umanității, (3) reacțiile climatice care nu au fost incluse în modelele pe care IPCC le-a folosit pentru a-și pregăti raportul, adică emisiile de gaze cu efect de seră generate de permafrost.

Modelele nu presupun că clima se va încălzi din cauza creșterii nivelului de gaze cu efect de seră. În schimb, modelele prevăd modul în care gazele cu efect de seră vor interacționa cu transferul radiativ și alte procese fizice. Încălzirea sau răcirea este astfel un rezultat, nu o presupunere, a modelelor.

Norii și efectele lor sunt deosebit de dificil de prezis. Îmbunătățirea reprezentării modelelor de nori este, prin urmare, un subiect important în cercetarea actuală. Un alt subiect de cercetare proeminent este extinderea și îmbunătățirea reprezentărilor ciclului de carbon.

Modelele sunt, de asemenea, utilizate pentru a ajuta la investigarea cauzelor schimbărilor climatice recente prin compararea modificărilor observate cu cele pe care modelele le proiectează din diferite cauze naturale și umane. Deși aceste modele nu atribuie fără echivoc încălzirea care a avut loc între 1910 și 1945, fie la variațiile naturale, fie la efectele umane, acestea indică faptul că încălzirea din 1970 este dominată de emisiile antropice de gaze cu efect de seră.

Realismul fizic al modelelor este testat examinând capacitatea lor de a simula climatul contemporan sau trecut. Modelele climatice produc o potrivire bună cu observațiile schimbărilor climatice globale din ultimul secol, dar nu simulează toate aspectele legate de climă. Nu toate efectele încălzirii globale sunt prezise cu exactitate de modelele climatice utilizate de IPCC. Constatarea contracției arctice a fost mai rapidă decât cea prognozată. Precipitația a crescut proporțional cu umiditatea atmosferică și, prin urmare, este semnificativ mai rapidă decât prezic modelele climatice globale. Din 1990, nivelul mării a crescut de asemenea considerabil mai repede decât modelele care l-a prezis.