WSTĘP DO GEOGRAFII FIZYCZNEJ SYSTEMOWY OBRAZ PRZYRODY - PODSTAWY Wykład dla I roku Zaocznego Studium Geografii w roku akademickim 2007/8
Ziemia: jedna całość hierarchiczna struktura systemu
Skomplikowany świat Narysowana przez program komputerowy sieć troficzna północno-zachodniego Atlantyku (Lavigne 1996)
LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA NAUKOWE POZNAWANIE ŚWIATA Wyjaśnianie Obserwowane zjawiska Teoria Testowanie (walidacja)
Naukowa metodologia poznawania przyrody
Testowanie hipotezy: „palenie papierosów zwiększa ryzyko raka płuc”
LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA POJĘCIE SYSTEMU – TRZY ZASADY Wyodrębnienie systemu od otoczenia. System jest to pewna całość, która znajduje się w określonych wzajemnych stosunkach ze swoim otoczeniem. Dzięki ograniczeniu tych stosunków system zachowuje pewną autonomię. Budowa systemu z podsystemów, które oddziaływają na siebie wzajemnie, przy czym interakcje te mają istotny wpływ na właściwości systemu jako całości. Ograniczona zmienność systemu w czasie. System podlega większym lub mniejszym zmianom w czasie, ale zachowuje przy tym pewne właściwości podstawowe, swoją istotę.
LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA CECHY SYSTEMÓW System jest pojęciem abstrakcyjnym, gdyż zakłada generalizację, czy też idealizację świata realnego. Wszystkie systemy charakteryzują się pewną strukturą – organizacją wewnętrzną. Cechą wyróżniającą konkretny system w stosunku do otaczającego go świata są strukturalne i funkcjonalne zależności między jego składnikami. Zależności funkcjonalne implikują istnienie przepływu (transferu) pewnych obiektów. Zależności funkcjonalne wymagają istnienia pewnej siły sterującej lub źródła energii. Wszystkie systemy funkcjonują do pewnego stopnia jednakowo. Wszystkie systemy wykazują pewien stopień integracji w czasie i w przestrzeni.
elementów budujących system, ich atrybutów czy też stanów, LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA SYTEMY TERMODYNAMICZNE = SYSTEMY ENERGII DEFINICJA: Systemem termodynamicznym nazywamy wyodrębnioną „porcję” materii wraz energią w niej zawartą, oraz zjawiska wymiany energii między systemem oraz jego otoczeniem. System energii zajmuje określone miejsce w przestrzeni i w czasie zdefiniowane przez jego granicę, oddzielającą go od reszty świata – otoczenia systemu. System energii jest charakteryzowany przez jego stan będący odzwierciedleniem trzech jego właściwości: elementów budujących system, ich atrybutów czy też stanów, relacji między elementami decydujących organizacji systemu.
System izolowany System zamknięty System otwarty LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA MODELE TERMODYNAMICZNE = MODELE ENERGII System izolowany System zamknięty energia energia energia System otwarty materia materia
Systemy: izolowany, zamknięty i otwarty
SYSTEM OTWARTY np. jezioro Materia i energia zarówno dopływają, jak i uciekają z systemu
SYSTEM ZAMKNIĘY np. akwarium Tylko energia jest wymieniana z otoczeniem SYSTEM IZOLOWANY np. lustrzany pojemnik Nie zachodzi żadna wymiana między wnętrzem systemu, a jego otoczeniem
Pojęcia służące do opisu systemów (przyrodniczych)
LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA RÓWNOWAGA SYTEMU
LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA RÓWNOWAGA SYTEMU
LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA MECHANIZM SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO
DODATNIE SPRZĘŻENIE ZWROTNE: Jasna powierzchnia odbija od 40 do 90% padającego światła słonecznego. Atmosfera ponad powierzchnią śniegu i lodu oziębia się, a to powoduje rozrost pokrywy lodowej. Powiększenie pokrywy śnieżnej i lodowej indukuje dalsze oziębienie.
NEGATYWNE SPRZĘŻENIE ZWROTNE: Wzrastająca emisja CO2 i innych gazów ze źródeł przemysłowych i transportu samochodowego powoduje dodatkowy efekt cieplarniany i wzrost temperatury. Wzrost temperatury powoduje wzmożone parowanie z oceanów i wzrost zachmurzenia Chmury silnie odbijają promieniowanie słonecznie i powodują ochłodzenie
Systemy dynamiczne to takie w których dopływająca energia jest zużywana na pracę, która wraz z upływem czasu zmienia warunki ich funkcjonowania lub ich stan Energia posiada zdolność do wykonywania pracy Proces to sposób w jaki zachodzą zmiany: wulkanizm procesy górotwórcze erozja Powodzie Większość systemów przyrodniczych na Ziemi to systemy dynamiczne
które dążą do stanu równowagi Systemy dynamiczne które dążą do stanu równowagi Stan równowagi systemu: dopływy energii/materii równoważą ubytki Przykład: OCEANY Zasoby wody i rozpuszczonych soli zmieniły się niewiele w czasie ostatnich kilku tysięcy lat Lecz co działo się w dłuższym przedziale czasu? Czy w innej perspektywie możemy uważać oceany za system w stanie równowagi?
Wzrost poziomu morza ~20 tys. lat temu poziom oceanów był o 120 m niższy niż obecnie; północne części kontynentów na półkuli N pokryte były rozległymi czapami lodowymi W okresie pomiędzy 16 a 8 tys. lat BP globalne ocieplenie spowodowało zanik lądolodów z wyjątkiem grenlandzkiego i antarktycznego Oceany nie mogły utrzymywać wtedy istniejącego poprzednio stanu równowagi dopływ > odpływ
Ziemia jako system Erupcja wulkanu Pinatubo w 1991 Zwykły rozkład pyłów w atmosferze (poza obszarem Oceanu Indyjskiego) w okresie od 19 do 27 czerwca 1991 Pas cząstek pochodzących z erupcji w strefie równikowej w okresie od 8 do 14 sierpnia 1991
Wpływ erupcji wulkanicznych na klimat
Efekt klimatyczny erupcji Pinatubo
Jakie zmiany w środowisku wywołała erupcja Pinatubo w 1991 roku? Spadek średniej globalnej temperatury powietrza w wyniku oddziaływania odbijających promieniowanie słoneczne gazów i popiołów. Między sierpniem 1992 a sierpniem 1993 temperatura obniżyła się o 0,5C powodując okresowe odwrócenie trendu globalnego ocieplenia. Anomalie pogodowe na całej kuli ziemskiej: huragan Andrew na Atlantyku w sierpniu 1992, huragan Iniki na Pacyfiku we wrześniu 1992, długotrwałe opady i powodzie w zachodniej części USA latem 1993 roku.