Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Fizyczne mechanizmy zmian klimatu w kontekście ostatniego raportu IPCC. Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet Warszawski.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Fizyczne mechanizmy zmian klimatu w kontekście ostatniego raportu IPCC. Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet Warszawski."— Zapis prezentacji:

1 Fizyczne mechanizmy zmian klimatu w kontekście ostatniego raportu IPCC. Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet Warszawski

2 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Plan wykładu Kilka słów o IPCC Pojecie klimatu Stan obecny – zmiany podstawowych parametrów meteorologicznych w ostatnich dziesięcioleciach Fizyczne mechanizmy zmian klimatu Badania zmian klimatu Prognozowanie zmian klimatu – modele klimatu.

3 IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change Międzyrządowy Panel do spraw zmian klimatu Założony w 1988 roku przez World Meteorological Organization (WMO) oraz United Nations Environment Programme (UNEP) w celu oszacowania ryzyka zmian klimatu związanych z rozwojem cywilizacyjnym. Głównym zadaniem IPCC jest wydawanie raportów dotyczących zmian klimatu w oparciu o publikacje w czasopismach naukowych. Raporty te są wnikliwie i szczegółowo recenzowane. IPCC nie jest komórka badającą i prowadząca monitoring zmian klimatycznych. 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

4 Raporty IPCC IPCC wydał jak do tej pory 4 raporty w latach 1990, (suplement w 1992), 1995, 2001, Ostatni raport Working Group I Report (WGI): Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group II Report (WGII): Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability Working Group III Report (WGIII): Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change The Synthesis Report (SYR) Summary for Policymakers (SPM) Luty 2007 WGI report opublikowany w marcu /11/2014 Krzysztof Markowicz

5 Główne wioski raportu IPCC, 2007 Warming of the climate system is unequivocal. Most of (>50% of) the observed increase in globally averaged temperatures since the mid-20th century is very likely (confidence level >90%) due to the observed increase in anthropogenic (human) greenhouse gas concentrations. Hotter temperatures and rises in sea level "would continue for centuries" even if greenhouse gas levels are stabilized, although the likely amount of temperature and sea level rise varies greatly depending on the fossil intensity of human activity during the next century. The probability that this is caused by natural climatic processes alone is less than 5%. 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

6 Główne wioski raportu IPCC, 2007 cd. World temperatures could rise by between 1.1 and 6.4 °C during the 21st century and that: Sea levels will probably rise by 18 to 59 cm There is a confidence level >90% that there will be more frequent warm spells, heat waves and heavy rainfall. There is a confidence level >66% that there will be an increase in droughts, tropical cyclones and extreme high tides. Both past and future anthropogenic carbon dioxide emissions will continue to contribute to warming and sea level rise for more than a millennium. Global atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide have increased markedly as a result of human activities since 1750 and now far exceed pre-industrial values over the past 650,000 years 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

7 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Klimat definicje Średnia pogoda panująca w danym miejscu. Średni stan atmosfery charakterystyczny dla danego obszaru i określony na podstawie 30 letnich serii pomiarowych. Climate is commonly defined as the weather averaged over a long period of time Przykład 1 Stacja A: średnia temperatura roczna 8 o C (średnia stycznia 5 o C, średnia lipca 11 o C) Stacja B: średnia temperatura roczna 8 o C (średnia stycznia -3 o C, średnia lipca 19 o C)

8 Definicja klimatu wg IPCC Climate in a narrow sense is usually defined as the average weather, or more rigorously, as the statistical description in terms of the mean and variability of relevant quantities over a period of time ranging from months to thousands or millions of years. The classical period is 30 years, as defined by the World Meteorological Organization. These quantities are most often surface variables such as temperature, precipitation, and wind. Climate in a wider sense is the state, including a statistical description, of the climate system. The main difference between climate and everyday weather is best summarized by the popular phrase "Climate is what you expect, weather is what you get 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

9 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Przykład 2 Stacja A: średnia temp stycznia dla kilku kolejnych lat: 7.1, 8.3, 8.7,7.9, 8.0 Stacja B: średnia temp stycznia dla kilku kolejnych lat: -7.5, 0.3, -2.0, 0.7, -3.5

10 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Klimat, definicja fizyczna Klimat to pojecie statystyczne i bardziej złożone. Zdefiniowany jest przez pojęcia statystyczne a nie tylko przez wartości średnie. Wielkościami tymi są: wariancja (miara odchylenia od wartości średniej) odchylenie sztandarowe kwantyle (np. prawdopodobieństwo, że średnia temperatura stycznia 2008 roku będzie niższa niż -4C) prawdopodobieństwo Ostatnia wielkość określa np. jakie jest prawdopodobieństwo że średnia temperatura stycznia 2008 roku będzie w przedziale od -3 do -4 o C

11 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Anomalia Czyli odchylenie od wartości średniej (przeciętej) Pojecie stosowane często w klimatologii do analizy zmienności warunków pogodowych. Czy anomalie pogodowe świadczą o zmianach klimatu Nie, gdyż anomalie są naturalnie związanie z klimatem. Dopiero gdy anomalia utrzymuje się przez odpowiedni długi okres czasu (30 lat) może to świadczyć o zmianach klimatycznych.

12 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Anomalie cd. Czy w dobie globalnego ocieplenia możemy spodziewać się chłodnych zim? Czy chłodne lato jakiegoś roku może dowodzić, że nie mamy do czynienia z globalnym ociepleniem?

13 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany klimatu – rys historyczny Badania paleoklimatyczne

14 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany koncentracji gazów cieplarnianych

15 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany temperatury w ostatnim tysiącleciu – mała epoka lodowa

16 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany Globalne w XX wieku

17 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

18 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Anomalie temperatury powierzchni Atlantyku w obszarze tropikalnym

19 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany bilansu hydrologicznego Palmer Classifications 4.0 or moreextremely wet 3.0 to 3.99very wet 2.0 to 2.99moderately wet 1.0 to 1.99slightly wet 0.5 to 0.99incipient wet spell 0.49 to -0.49near normal -0.5 to -0.99incipient dry spell -1.0 to -1.99mild drought -2.0 to -2.99moderate drought -3.0 to -3.99severe drought -4.0 or lessextreme drought

20 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany pary wodnej w atmosferze

21 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Trend zachmurzenia +1.4% (obserwacje naziemne) +2 % ISCCP (klimatologia satelitarna)

22 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany bilansu promieniowania na górnej granicy atmosfery

23 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany w oceanach

24 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

25 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany rocznych sum opadów

26 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Globalne ocieplenie a ochłodzenie stratosferyczne dane aerologicznedane satelitarne

27 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Globalne zmiany temperatury w atmosferze i na powierzchni ziemi

28 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany w kriosferze

29 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany poziomu oceanów

30 Zmiany klimatu w Polsce 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany temperatury w Polsce za ostatnie 50 lat pokazują, że klimat się ociepla!

31 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Obserwuje się rosnący trend prędkości wiatru i silniejszą cyrkulację strefowa.

32 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmiany albeda planetarnego nad Polską pokazują, że w ostatnich 20-latach atmosfera pochłania 1- 2% więcej promieniowania słonecznego

33 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Tendencja spadkowa całkowitej zawartości pary wodnej w atmosferze.

34 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Procesy klimatyczne To procesy fizyczne zachodzące w atmosferze i oceanach prowadzące do zmian klimatu. Najczęściej zalicza się do nich obieg ociepla, cykl hydrologiczny oraz cyrkulację powietrza. Determinują one zmiany naturalne i antropogeniczne systemu klimatycznego oraz jego odpowiedz na zaburzenia (np. wzrost koncentracji gazów cieplarnianych). Ważnym pojęciem w systemie klimatycznym są sprzężenia zwrotne, które związane są z procesami klimatycznymi. Zwiększają (sprzężenie dodatnie) lub zmniejszają (sprzężenie ujemne) zmiany w układzie wywołane pierwotnym zaburzeniem.

35 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Przykład sprzężenia zwrotnego w systemie klimatycznym Ziemi-Atmosfera Albedo+ Strumień ciepła utajonego i odczuwalnego Ocean T+T+ Podwojenie koncentracji CO 2 Promieniowanie słoneczne T-T- ujemne sprzężenie zwrotne

36 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Najważniejsze elementy systemu klimatycznego: Para wodna Chmury Oceany Stratosfera Obieg CO 2 Powierzchnia ziemi Lodowce

37 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Przyczyny zmian klimatu Efekt cieplarniany Efekt aerozolowy (bezpośredni i pośredni) Zmiany cyrkulacji oceanicznej Wybuchy wulkanów Zmienność aktywności słońca Zmiany w ozonosferze Przyczyny długookresowe Zmienność orbity ziemskiej Dryf kontynentów Zmiany składu atmosfery

38 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Krzysztof Markowicz Ziemia i atmosfera jest w stanie równowagi klimatycznej określonej przez energie dostarczaną przez Słońce oraz emitowaną przez Ziemie w kosmos. Zmiany klimatu związane są z zaburzeniami bilansu energii w układzie Ziemia-Atmosfera Zasadniczą kwestią w badaniach zmian klimatu są obserwacje składowych bilansu energii oraz studia procesów prowadzących do zmiany stanu równowagi termodynamicznej w tym wymuszania radiacyjnego.

39 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Bilans Energii w Atmosferze Bilans radiacyjny w atmosferze –100 Wm -2

40 1/11/2014 Krzysztof Markowicz F o /4 T eff σT 4 F TOA ( R o, T eff, T) wymuszenie R o /4 W stanie równowagi: F o (1-R o )/ 4=T eff T 4 Wymuszenie radiacyjne R- planetarne albedo F o stałą słoneczna

41 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Efekt cieplarniany Zmiany koncentracji CO 2

42 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Termiczny wymiar efektu cieplarnianego gazy cieplarniane procentowy wkład koncentracja para wodna %30 ppvt CO %350 ppmv %50 ppbv N20N %320 ppbv CH % 17 ppbv freony<0.82.4% 1 ppbv efekt cieplarniany 33.2 T

43 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Wpływ zmian aktywności Słońca Zmiany stałej słonecznej (pomiary satelitarne) Zmiany liczby plam słonecznych (pomiary naziemne) Zmiany są zbyt małe aby wytłumaczyć nimi globalne ocieplenie obserwowane w drugiej części XX wieku. Dodatkowo, okres tych zmian zbyt mały w porównaniu ze stałą czasowa systemu klimatycznego

44 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Wpływ wybuchów wulkanów Aerosol emitowany przez wulkany redukuje przeźroczystość atmosfery

45 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zanieczyszczenia atmosfery zwane inaczej aerozolami to małe cząstki stałe lub ciekłe powstające w sposób naturalny oraz w wyniku działalności gospodarczej człowieka. Rodzaje aerozoli: sól morska drobiny piasku pyły (wulkaniczny) fragmenty roślin sadza (elemental carbon), organic carbon siarczany, azotany związki organiczne i nieorganiczne Aerozole naturalne. Aerozole antropogeniczne

46 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Wielkość i kształt cząstek aerozolu

47 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Zmętnienie atmosfery powstałe w wyniku obecności aerozoli

48 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

49 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Produkcja aerozoli produkcja mechaniczna (powstawanie soli morskiej podczas załamywania fal morskich czy wynoszenie pyłu pustynnego w czasie burz pyłowych) spalanie biomasy spalanie antropogeniczne (pyły, gazy) konwersja gazu do kwasu siarkowego, azotowego

50 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Średnia grubość optyczna aerozolu

51 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Wpływ aerozoli na klimat Ziemi Efekt bezpośredni (poprzez rozpraszanie i absorpcję promieniowania) Efekt pośredni (poprzez oddziaływanie na własności mikrofizyczne chmur)

52 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Bezpośredni wpływ aerozoli na klimat warstwa aerozolu redukcja promieniowana słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi wzrost absorpcji w atmosferze wzrost albeda planetarnego

53 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Pośredni wpływ aerozoli – ślady statków.. :: :: :::: :: Stratocumulus większe albedo Większa koncentracja kropel, Mniejszy promień r e

54 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Globalne zaciemnienie w XX wieku.

55 Globalne zaciemnienie Jest związane z emisja do atmosfery aerozoli które skutecznie redukują promieniowanie Słoneczne dochodzące do powierzchni Zimie. W ostatnich 10-latach, szczególnie w Europie znacząco ograniczono emisje tych zanieczyszczeń, tym samym prowadząc do odwrócenia trendu. Ma to niestety z punktu widzenia klimatycznego negatywny skutek bo redukcja aerozoli wzmaga efekt gazów cieplarniany. Wymuszanie radiacyjne staje się coraz większe… 1/11/2014 Krzysztof Markowicz

56 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Które czynniki odgrywają decydująca rolę wa zmianach klimatu?

57 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Modelowe zmiany klimatu w obecnym stuleciu

58 1/11/2014 Krzysztof Markowicz Krzysztof Markowicz Podsumowanie Nie ma wątpliwości, że mamy do czynienia z globalnym ociepleniem. Analiza globalna budżetu energetyczne z dużym prawdopodobieństwem pokazuje, że jest to związane z nasilającym się efektem cieplarnianym. W skali globu efekt cieplarniany przewyższa znacząco ochładzający wpływ aerozolu na klimat ale... W skali lokalnej chłodzenie aerozolowe może kilka-krotne przewyższać efekt cieplarniany. Niepewności oszacowanego wymuszania radiacyjnego (IPCC 2007) jest bardzo duża co wpływa na duże błędy prognoz zmian klimatu. Ograniczanie emisji aerozoli (jest to stosunkowo proste) przy jednoczesnych braku redukcji emisji CO 2 zwiększy w przyszłości wpływ efektu cieplarnianego na klimat. Prognozowany wzrost temperatury w XXI wieku: +1.5 do+4 o C


Pobierz ppt "Fizyczne mechanizmy zmian klimatu w kontekście ostatniego raportu IPCC. Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet Warszawski."

Podobne prezentacje


Reklamy Google