Schimbările climatice datorate vulcanilor, plăcilor tectonice și activității umane

Vulcanism

(La temperatura atmosferică din 1979 până în 2010, determinată de sateliții MSU NASA, efectele apar de la aerosoli eliberați de erupțiile vulcanice majore (El Chichón și Pinatubo). El Niño este un eveniment separat, de la variabilitatea oceanică.)

Erupțiile considerate a fi suficient de mari pentru a afecta climatul Pământului pe o scară mai mare de 1 an sunt cele care injectează peste 100.000 de tone de SO₂ în stratosferă. Acest lucru se datorează proprietăților optice ale aerosolilor SO₂ și sulfat, care absoarbe sau dispersează puternic radiația solară, creând un strat global de opacitate de acid sulfuric [50]. În medie, astfel de erupții apar de mai multe ori pe secol și provoacă răcirea (prin blocarea parțială a transmiterii radiației solare la suprafața Pământului) pentru o perioadă de câțiva ani.

Eroarea Muntelui Pinatubo în 1991, cea de-a doua erupție terestră cea mai mare a secolului XX, a afectat substanțial climatul, după care temperaturile globale s-au diminuat cu aproximativ 0,5 °C timp de până la trei ani. Astfel, răcirea pe părți mari ale Pământului a redus temperaturile suprafeței în 1991-93, echivalentul unei reduceri a radiației nete de 4 wați pe metru pătrat. [53] Erupția Mount Tambora din 1815 a provocat Anul fără o vară. [54] Erupții cu mult mai mari, cunoscute ca provincii mari ignifuge, apar doar de câteva ori la fiecare cincizeci și o sută de milioane de ani – prin platouri bazaltice, și au provocat pe Pământ încălzirea globală și extincțiile în masă. [55]

Erupțiile mici, cu injecții mai mici de 0,1 Mt de dioxid de sulf în stratosfera, influențează atmosfera doar subtil, deoarece schimbările de temperatură sunt comparabile cu variabilitatea naturală. Cu toate acestea, deoarece erupțiile mai mici apar la o frecvență mult mai mare, ele au un impact semnificativ asupra atmosferei Pământului. [49] [56]

Monitorizarea seismică înregistrează tendințele actuale și viitoare ale activităților vulcanice și încearcă să dezvolte sisteme de avertizare timpurie. În modelarea climei scopul este de a studia mecanismele fizice și feedback-ul forțelor vulcanice. [57]

Vulcanii fac parte, de asemenea, din ciclul extins de carbon. Pe perioade foarte lungi (geologice), acestea eliberează dioxid de carbon din scoarța și mantaua Pământului, contracarând absorbția de către rocile sedimentare și alte puțuri geologice de dioxid de carbon. Cercetările geologice din SUA arată că emisiile vulcanice sunt la un nivel mult mai scăzut decât efectele activităților umane curente, care generează de 100-300 de ori cantitatea de dioxid de carbon emisă de vulcani. [58] O revizuire a studiilor publicate indică faptul că emisiile anuale de dioxid de carbon, inclusiv cantitățile eliberate de creasta oceanelor medii, arcurile vulcanice și vulcani la fața locului, reprezintă doar echivalentul a 3 până la 5 zile de activitități cauzate de om. Suma anuală a activităților umane poate fi mai mare decât suma eliberată de supererupții, cea mai recentă fiind erupția Toba din Indonezia cu 74.000 de ani în urmă [59].

Deși vulcani fac parte din punct de vedere tehnic din litosferă, care în sine face parte din sistemul climatic, IPCC definește în mod explicit vulcanismul ca agent extern de forță.

Plăci tectonice

De-a lungul a milioane de ani, mișcarea plăcilor tectonice reconfigurează zonele globale ale ariilor și oceanelor și generează topografie. Acest lucru poate afecta atât modelele globale, cât și locale ale climei și circulației atmosferei-oceanului [61].

Poziția continentelor determină geometria oceanelor și, prin urmare, influențează modelele de circulație oceanică. Locațiile mărilor sunt importante în controlul transferului de căldură și umiditate în întreaga lume și, prin urmare, în determinarea climatului global. Un exemplu recent de control tectonic asupra circulației oceanice este formarea Istmului din Panama acum 5 milioane de ani, care a oprit mixarea directă între Oceanul Atlantic și Oceanul Pacific. Acest lucru a afectat puternic dinamica oceanică a ceea ce este acum Streamul Golfului și ar fi putut conduce la acoperirea cu gheață a emisferei nordice. [62] [63] În timpul perioadei carbonogene, acum aproximativ 300 până la 360 de milioane de ani, tectonica plăcilor poate să fi declanșat stocarea pe scară largă a carbonului și creșterea glaciării [64]. Dovezile geologice indică un model de circulație „megamonsoonal” în timpul supercontinentului Pangea, iar modelarea climatică sugerează că existența supercontinentului a condus la instaurarea musonilor [65].

Dimensiunea continentelor este, de asemenea, importantă. Datorită efectului stabilizator al oceanelor asupra temperaturii, variațiile anuale de temperatură sunt, în general, mai scăzute în zonele de coastă decât în interiorul țării. Un supercontinent mai mare va avea, prin urmare, mai multă zonă în care clima este puternic sezonieră decât va avea mai multe continente mai mici sau insule.

Influențe umane

Creșterea nivelurilor atmosferice de CO2 — Credit: Delorme, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Mauna_Loa_CO2_monthly_mean_concentration.svg, licența CC BY-SA 4.0

(Creșterea nivelurilor atmosferice de CO₂)

În contextul variațiilor climatice, factorii antropogeni sunt activitățile umane care afectează clima. Consensul științific privind schimbările climatice este că „climatul se schimbă și că aceste schimbări sunt în mare parte cauzate de activitățile umane” [66] și că „este în mare măsură ireversibil” [67].

„Știința a făcut enorme incursuri în înțelegerea schimbărilor climatice și a cauzelor acestora și începe să contribuie la dezvoltarea unei înțelegeri puternice a impactului actual și potențial care va afecta oamenii astăzi și în deceniile următoare. Această înțelegere este crucială pentru că permite factorilor de decizie să introducă schimbările climatice în contextul altor provocări majore cu care se confruntă națiunea și lumea. Există încă unele incertitudini și va exista întotdeauna înțelegerea unui sistem complex cum ar fi climatul Pământului. Cu toate acestea, există un set de evidență solid, credibil, bazat pe mai multe linii de cercetare, documentând faptul că clima se schimbă și că aceste schimbări sunt în mare parte cauzate de activitățile umane. În timp ce rămân multe de învățat, fenomenul de bază, întrebările științifice și ipotezele au fost examinate temeinic și au rămas ferme în fața unei dezbateri științifice serioase și a unei evaluări atente a explicațiilor alternative „.
– Consiliul Național de Cercetare al Statelor Unite, Promovând știința schimbărilor climatice

Cele mai multe preocupări privind acești factori antropogeni sunt petru creșterea nivelului de CO₂. Acest lucru se datorează emisiilor provenite de la arderea combustibililor fosili, urmată de aerosoli (particule în atmosferă) și CO₂eliberat prin fabricarea cimentului [68]. Alți factori, inclusiv utilizarea terenurilor, epuizarea stratului de ozon, creșterea animalelor (animalele rumegătoare, cum ar fi bovinele, produc metan, [69] precum și teroriții) și defrișările, sunt de asemenea îngrijorătoare în rolurile pe care le joacă – atât separat, cât și împreună cu alți factori – în ceea ce privește clima, microclimatul și măsurarea variabilelor climatice [70].

Referințe

49) Miles, M. G.; Grainger, R. G.; Highwood, E. J. (2004). „The significance of volcanic eruption strength and frequency for climate” (pdf). Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 130 (602): 2361–2376. doi:10.1256/qj.30.60 (inactive 2017-01-16).
50) „Volcanic Gases and Climate Change Overview”. usgs.gov. USGS.
51) Diggles, Michael (28 February 2005). „The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines”. U.S. Geological Survey Fact Sheet 113-97. United States Geological Survey. Retrieved 8 October 2009.
52) Diggles, Michael. „The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines”. usgs.gov. 2
53) Newhall, Chris. „The Atmospheric Impact of the 1991 Mount Pinatubo Eruption”. usgs.gov. USGS.
54) Oppenheimer, Clive (2003). „Climatic, environmental and human consequences of the largest known historic eruption: Tambora volcano (Indonesia) 1815”. Progress in Physical Geography. 27 (2): 230–259. doi:10.1191/0309133303pp379ra.
55) Wignall, P (2001). „Large igneous provinces and mass extinctions”. Earth-Science Reviews. 53: 1–33. Bibcode:2001ESRv…53….1W. doi:10.1016/S0012-8252(00)00037-4.
56) Graf, H.-F.; Feichter, J.; Langmann, B. (1997). „Volcanic sulphur emissions: Estimates of source strength and its contribution to the global sulphate distribution” (pdf). Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 102: 10727–10738. Bibcode:1997JGR…10210727G. doi:10.1029/96JD03265.
57) „IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007”. ipcc.ch.
58) „Volcanic Gases and Their Effects”. U.S. Department of the Interior. 2006-01-10.
59) „Human Activities Emit Way More Carbon Dioxide Than Do Volcanoes”. American Geophysical Union. 14 June 2011.
60) Annexes,[page needed] in IPCC AR4 SYR 2007.
61) Forest, C. E.; Wolfe, J. A.; Molnar, P. .; Emanuel, K. A. (1999). „Paleoaltimetry incorporating atmospheric physics and botanical estimates of paleoclimate”. Geological Society of America Bulletin. 111 (4): 497–511. Bibcode:1999GSAB..111..497F. doi:10.1130/0016-7606(1999)111<0497:PIAPAB>2.3.CO;2.
62) „Panama: Isthmus that Changed the World”. NASA Earth Observatory. Archived from the original on 2 August 2007.
63) Haug, Gerald H.; Keigwin, Lloyd D. (22 March 2004). „How the Isthmus of Panama Put Ice in the Arctic”. Oceanus. Woods Hole Oceanographic Institution. 42 (2). Retrieved 1 October 2013.
64) Bruckschen, Peter; Oesmanna, Susanne; Veizer, Ján (1999-09-30). „Isotope stratigraphy of the European Carboniferous: proxy signals for ocean chemistry, climate and tectonics”. Chemical Geology. 161 (1–3): 127–163. Bibcode:1999ChGeo.161..127B. doi:10.1016/S0009-2541(99)00084-4.
65) Parrish, Judith T. (1993). „Climate of the Supercontinent Pangea”. Chemical Geology. The University of Chicago Press. 101 (2): 215–233. Bibcode:1993JG….101..215P. JSTOR 30081148. doi:10.1086/648217.
66) America’s Climate Choices: Panel on Advancing the Science of Climate Change; National Research Council (2010). Advancing the Science of Climate Change. Washington, D.C.: The National Academies Press. ISBN 0-309-14588-0. Archived from the original on 29 May 2014.
67) Susan Solomon; Gian-Kasper Plattner; Reto Knutti; Pierre Friedlingstein (2009). „Irreversible climate change due to carbon dioxide emissions” (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (6): 1704–9. Bibcode:2009PNAS..106.1704S. PMC 2632717 . PMID 19179281. doi:10.1073/pnas.0812721106.
68) „3. Are human activities causing climate change? | Australian Academy of Science”. www.science.org.au. Retrieved 2017-08-12.
69) Steinfeld, H.; P. Gerber; T. Wassenaar; V. Castel; M. Rosales; C. de Haan (2006). Livestock’s long shadow.
70) The Editorial Board (28 November 2015). „What the Paris Climate Meeting Must Do”. New York Times. Retrieved 28 November 2015.