Współczesne zmiany klimatu

Naturalne zmiany klimatu, czy globalne ocieplenie?

IPCC -Intergovernmental Panel on Climate Change Rządy potrzebują informacji o zmianach klimatu do prowadzenia negocjacji IPCC utworzono w 1988 pod auspicjami ONZ Celem jest ocena naszej wiedzy o zmianach klimatu Społeczność naukowa bierze w tym udział społecznie 75% autorów WG1 IPCC (2007) nie brało udziału w opracowaniu WG1 IPCC (2001) Treść Raportów IPCC WG1 zależy od naukowców

Drugi Raport IPCC (1995): "The balance of evidence suggest a discernible human influence on global climate" "Porównanie dowodów wskazuje na dostrzegalny wpływ człowieka na klimat globalny" Trzeci Raport IPCC (2001): "There is new and stronger evidence that most of the warming observed over the last 50 years is attributable to human activities" "Istnieją nowe i silniejsze dowody, że przeważająca część ocieplenia obserwowanego w ciągu ostatnich 50 lat jest skutkiem działalności człowieka"

Czwarty Raport IPCC (2007): "Human – induced warming of the climate system is widespread" "Ocieplenie wywołane przez człowieka jest powszechne"

Piąty Raport IPCC (2013): "Warming of the climate system is unequivocal, as is now evident from observations of increases in global average air and ocean temperatures, widespread melting of snow and ice and rising global average sea level" "Ocieplenie jest bezsprzeczne, przejawia się obserwowanym wzrostem temperatury powietrza i oceanu, topnieniem śniegu i lodu oraz wzrostem średniego poziomu mórz"

Stwierdzenie zmian Określenie przyczyny

Czy Ziemia rzeczywiście się ociepla ?

Uśredniając globalnie, Ziemia jest 0.75°C niż była w 1860. Jedenaście z ostatnich 12 lat jest w 12 najcieplejszych lat od czasu 1850.

IPCC, 2013 Na podstawie trzech zbiorów danych. U góry: Średnie roczne anomalie temperatury względem średniej z lat 1961-1990. U dołu: Średnie dziesięcioletnie wartości, według jednego zbioru danych wraz z odchyleniem standardowym. IPCC, 2013

Trendy liniowe według jednego ze zbiorów danych Trendy liniowe według jednego ze zbiorów danych. Kropki wskazują na gridy, w których trend jest statystycznie istotny.

Czy część ekspertów nie twierdzi, że ocieplenie wcale nie jest takie pewne ?

Spadek pokrywy śnieżnej na Płk. Pn. Ocieplenie jest pewne Wzrost temperatury powietrza Wzrost poziomu mórz Spadek pokrywy śnieżnej na Płk. Pn. I oceany... I górna atmosfera….

Paleoklimat: Nowe niezależne dowody z przeszłości np., zmiany w lodowcach, wskazujące na zmianę temperatury w XX w. zgodną ze wskazaniami termometrów. I korale. I pierścienie drzew. I odwierty. I rdzenie lodowe.

Arktyka ociepliła sie również w latach 1925-1940, ale to ocieplenie nie było powszechne. Spodziewane są duże zmiany zasięgu lodu morskiego w Arktyce . Zmiany lodu morskiego nie mają wpływu na poziom oceanu. Zmiany lodu w lodowcach na kontynentach – tak. Spadek zasięgu lodu morskiego w Arktyce jest wyraźny w ostatnich latach

Zasięg lodu morskiego w Arktyce

śnieg i lód na powierzchni Ziemi

Zasięg pokrywy śnieżnej, marzec-kwiecień Zasięg pokrywy lodowej w Arktyce latem (lipiec- wrzesień)

Zmiany zawartości ciepła w oceanie w warstwie 0-700 m względem lat 2006-2010. Średni poziom morza względem lat 1900-1905.

Koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze, pomiary z Mauna Loa i bieguna południowego. Ciśnienie cząstkowe CO2 rozpuszczonego w oceanie i kwasowość wody morskiej na Atlantyku (ciemne i średnie) i Pacyfiku (jasne)

Rozkład zmian temperatury lata od 1880 http://www.ncdc.noaa.gov/gcag/gcag.html • Są pewne wyjątki od ogólnych trendów, a także wzrosty i spadki w kolejnych latach • Upalne lato 2003 prawdopodobnie nie było bezpośrednim skutkiem ocieplenia

Trendy temperatury w troposferze i dolnej stratosferze

Czy taki niewielki przyrost temperatury rzeczywiście stanowi problem w skali całej Ziemi?

Już niewielki przyrost temperatury oceanu w strefie gorącej może przynieść znaczny wzrost częstości cyklonów tropikalnych Nieznaczny przyrost średniej temperatury może spowodować znaczne zmiany częstości i intensywności ekstremalnych zjawisk pogodowych (np. fal upałów)

Lato 2003: średnia temperatura powietrza w środkowej Europie wg ECMWF (European Center for Medium range Weather Forecasting ). Dane z godzin 00, 06, 12, 18 GMT i średnie dobowe (linia gruba) w porównaniu ze średnią wieloletnią 1958-2002 (ERA-40). Anomalie temperatury w Europie na podstawie danych ECMWF, okres referencyjny: 1958-2002 (ERA-40). F. Grazzini, i in.,2003, ECMWF Newsletter No. 99 Emily Black, i in., Weather, Vol. 59, No. 8

Jak człowiek może zmienić klimat?

Eksplozywne erupcje wulkaniczne: dowód na szybką odpowiedź klimatu Jeśli wulkany mogą powodować ochłodzenie, to gazy cieplarniane powodują ocieplenie

Obecna koncentracja gazów cieplarnianych i tempo jej wzrostu są bezprecedensowe Dwutlenek węgla Metan Tlenki azotu

350 ostatni intergalacjał dwutlenek węgla (ppmv) 300 Ostatnia Epoka Lodowa Zlodowa-cenia nie pojawiają się przypadk-owo. Są spowowo-dowane przez cykle zmian orbity ziemskiej, zmiany ilości energii słonecznej 250 200 [n apodstawie Figure 6.3, ©IPCC 2007: WG1-AR4] 600 500 400 300 200 100 Tysiące lat temu Człowiek oddziałuje na system klimatyczny w inny sposób. Wzrost CO2 jest skutkiem głównie spalania paliw kopalnych. Poziom CO2 w atmosferze nie był tak wysoki od milionów lat

Czy zmiany mogą mieć przyczyny naturalne?

Hadley Center, IPCC TAR, 2001

Naturalne i antropogeniczne czynniki zmian klimatu Dwutlenek węgla jest podstawowym czynnikiem Średnio, przebywa ponad 100 lat w atmosferze i dlatego wpływa na klimat w długiej skali czasowej.

Jak odkryto, że to człowiek jest przyczyną ?

Edme Mariotte (1681) promieniowanie słoneczne przenika przez szkło, a ciepło z innych źródeł nie Horace Benedict Saussure (1760) eksperyment z heliotermometrem – wczesny analog cieplarni

Joseph Fourier francuski matematyk (1768-1830) Opracował koncepcję bilansu radiacyjnego Ziemi. W 1824 roku opublikował tezę, że gazy w atmosferze mogą powodować wzrost temperatury przy powierzchni Ziemi (pojęcie "efekt cieplarniany"). Odkrył, że planety emitują promieniowanie podczerwone w stopniu zależnym od ich temperatury. Dopływ i straty energii równoważą się, a atmosfera działa w kierunku, zmniejszenia strat energii.

John Tyndall fizyk irlandzki (1820-1893) gazy w atmosferze są zdolne do absorpcji i emisji promieniowania pierwszy spektrofotometr do pomiaru absorpcji przez azot, tlen, dwutlenek węgla, para wodna najlepiej absorbuje promieniowanie ozon, to postać tlenu

Svante Arrhenius chemik szwedzki (1859-1927) laureat nagrody Nobla w dziedzinie chemii za osiągnięcia w zakresie elektrochemii W 1896 zasugerował, że 40% przyrost lub spadek zawartości CO2 może wywołać rozwój lub zanik lodowców. Rozważał niską aktywność wulkaniczną (i związaną z nią niską zawartość CO2 w atmosferze) jako możliwą przyczynę zlodowaceń Oszacował zmianę temperatury przy podwojeniu koncentracji CO2 na 5°C.

Guy Stewart Callendar angielski inżynier (1898-1964) Zaproponował teorię łączącą stężenie dwutlenku węgla w atmosferze z temperaturą globalną. Opublikował szereg prac na temat ocieplenia globalnego, promieniowania podczerwonego i antropogenicznego dwutlenku węgla. Podobnie ja Arrhenius uważał, że zwiększona koncentracja CO2 chroni Ziemię przed kolejnym zlodowaceniem.

krzywa Keelinga

http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/graph.html

Główne gazy szklarniowe pochodzenia antropogenicznego i ich procentowy udział w dodatkowym efekcie cieplarnianym

Co się dzieje z dwutlenkiem węgla wyemitowanym do atmosfery? 45 % pozostaje w atmosferze wpływając na zwiększenie całkowitej ilości CO2 w atmosferze 25 % zostaje pochłonięte przez oceany, 30 % zostaje pochłonięte przez biosferę lądową i gleby fotosynteza – dwutlenek węgla jako sposób nawożenia (użyźnienia atmosfery) kluczowym i jeszcze nierozpoznanym problemem jest, jak długo zbiorniki lądowe (biosfera lądowa) będą stanowić "netto" zbiornik węgla

Jaki wkład do globalnej emisji antropogenicznej mają różne formy działalności człowieka? przemysł: ponad 40 %, budynki (gospodarstwa domowe, biura): 31 %, transport: 22 %, rolnictwo: 4 %

Procent globalnej emisji (paliwa kopalne, produkcja cementu i gaz ziemny) Stany Zjednoczone 20.9 Meksyk 1.5 Chiny 17.3 Afryka Południowa Rosja 5.3 Iran Indie 4.6 Indonezja 1.3 Japonia 4.3 Francja Niemcy 2.8 Brazylia 1.1 Kanada 2.2 Hiszpania Wielka Brytania 2.0 Ukraina Korea Południowa 1.6 Australia Włochy Arabia Saudyjska Źródło: US Carbon Dioxide Information Analysis Centre

Emisja na 1 mieszkańca (w tonach CO2) Katar 21.6 Norwegia 5.2 Kuwejt 10.1 Antyle Holenderskie 5.1 UAE 9.3 Australia 4.4 Aruba 8.3 Falklandy 4.1 Luksemburg 6.8 Wyspy Faroe 3.9 Trinidad/Tobago Estonia 3.8 Brunei 6.6 Oman 3.7 Bahrajn 6.5 Arabia Saudyjska Stany Zjednoczone 5.6 Gibraltar 3.6 Kanada 5.5 Kazachstan Źródło: US Carbon Dioxide Information Analysis Centre

Wydajność węgla (w tonach CO2 na 1 mln USD GDP ) Ukraina 483 Stany Zjednoczone 162 Rosja 427 Turcja 149 Arabia Saudyjska 260 Indonezja 127 Polska 230 Meksyk 125 Iran 223 Pakistan 112 Chiny 201 Niemcy 111 Afryka Południowa 200 Wielka Brytania 110 Australia 193 Unia Europejska 107 Korea Południowa 185 Japonia 104 Kanada 172 Hiszpania Źródło: Pew Center Report: Climate Data: Insights and Observations

MIARY NATĘŻENIA UPAŁÓW Długotrwałość: długość najdłuższej fali upału w roku liczba dni z temperaturą przekraczającą wartość progową Intensywność: najwyższa temperatura maksymalna skumulowana suma temperatur powyżej wartości progowej średnia miesięczna temperatura maksymalna

FALA UPAŁÓW Próg termiczny: t max > 25°C, t max > 30°C Czas trwania: 1 dzień co najmniej 3 dni co najmniej 5 dni t max > 30°C przez co najmniej trzy dni i nie spada poniżej 25°C, średnia t max > 30°C

Zdarzenia ekstremalne w perspektywie ocieplenia wzrost średniej funkcja gęstości rozkładu klimat przyszły klimat obecny dużo więcej dni gorących dużo mniej dni chłodnych więcej dni upalnych wzrost średniej

wzrost zmienności funkcja gęstości rozkładu klimat obecny klimat przyszły nieco więcej dni gorących nieco więcej dni chłodnych nieco więcej dni upalnych wzrost zmienności

wzrost średniej i zmienności funkcja gęstości rozkładu wzrost średniej klimat obecny klimat przyszły więcej dni gorących mniej dni chłodnych dużo więcej dni upalnych wzrost średniej i zmienności

Liczba zgonów w Paryżu latem 2003 (Ch 8) 4th IPCC Report

Fala upałów w sierpniu 2003 w Anglii i Walii Glenn McGregor, Department of Geography, King’s College London

Liczba zgonów wywołanych falą upałów w 2003 według Munich Re, 2004 Francja 14 800 Hiszpania 2 000 Portugalia 1 300 Włochy 4 000 Niemcy 3 500 Wielka Brytania 900 Holandia 500

Characteristic features of urban climate urban heat island typical daily course of thermal contrasts urban – rural and intensity of UHI

Glenn McGregor, Department of Geography, King’s College London

Cumulated sum of temperatures exceeding 30°C 1994 Łódź 1963 1992 2006 1994 2006 1963 1992 Frequency of days with maximum temperature >30°C

Source: http://www.knmi.nl/samenw/eca/index.html

Source: http://www.knmi.nl/samenw/eca/index.html

Trend of the frequency of very warm days tmax>25ºC ECA&D European Climate Assessment and Datasets

Summer 2003: Not Anomalous by 2050 Stott et al., 2004 Nature

Zmiany średniej Tmax dla lata (VI-VIII) (Różnice między 2071-2100 a 1961-1990 (HIRHAM RCM) Mean 99% quantile Brigitte Koffi, University of Fribourg Here are the corresponding changes between the two periods for the summer season, for The mean with changes ranging from 3 to 6 °C The 90th percentile, with changes reaching 8 degrees The 99th percentile, with changes reaching until 10 degrees Then, more we look at higher values and more the change is important +2 +4 +6 +8 +10 +12°C

Temperatura powietrza podczas pierwszej fali upałów w Łodzi w lipcu 2006

Opady nad lądami wzrosły o około 1% (średnio na kuli ziemskiej), jest to wartość statystycznie nieistotna. Zmiany opadów są różne w różnych strefach klimatycznych. Wzrost opadów jest obserwowany w wysokich szerokościach geograficznych i w szerokościach okołorównikowych. W strefie zwrotnikowej notuje się znaczne spadki rocznych sum opadu. Obserwowane są zmiany sezonowych sum opadu – w wyższych szerokościach geograficznych rośnie udział opadów zimowych w rocznej sumie opadu, a spada opadów letnich. Nawet tam, gdzie nie obserwuje się zmian rocznych sum opadu, można zauważyć zmiany ekstremalnych sum. Częściej zdarzają się opady nawalne, i udział opadów nawalnych w rocznej sumie opadów wzrasta. Oznacza to, że częstsze mogą być przypadki powodzi spowodowanych bardzo silnymi opadami, ale również susze i to często w tym samym obszarze.

PALMER DROUGHT SEVERITY INDEX

PALMER DROUGHT SEVERITY INDEX

Pożary leśne Każdego roku pożary niszczą miliony hektarów lasu na świecie. Straty są w przybliżeniu równe spowodowanymi przez wyrąb i wylesianie na potrzeby rolnicze. Wpływa to istotnie na bioróżnorodność, zdrowie i ekonomię. Złe i dobre pożary. Niektóre pożary są niezbędne dla regeneracji lasu lub przynoszą korzyści miejscowej ludności. W innych przypadkach są destrukcyjne i prowadzą do strat ekonomicznych. Pożary lasów są naturalnym zjawiskiem. W wielu ekosystemach leśnych: w lasach borealnych i suchych lasach strefy gorącej są częstym i spodziewanym wydarzeniem, natomiast w wilgotnych lasach równikowych są rzadkością.

Daty zamarzania i rozmarzania wybranych rzek i jezior

Skutki zaniku wiecznej zmarzliny: zapadanie się gruntu zagrożenia dla budynków zagrożenia dla gazociągów problemy z komunikacją emisja metanu problemy dla zwierząt

Shishmaref (Alaska) - mniej lodu morskiego – zagrożenie falami podczas sztormu (najwyższy punkt na wyspie to tylko 6.7 m) - rozmarzanie wiecznej zmarzliny – wzrost erozji gleby brzegi znikają w tempie około 3m/rok Inuici zamieszkujący na wyspie jeszcze kilkanaście lat temu przenieśliby po prostu swe obozowiska w bardziej dogodne miejsce, niestety obecnie mieszkają w nowoczesnych domach i operacja przeniesienia całego miasteczka na stały ląd stała się bardzo kosztowna.