Zmiany klimatu Ziemi w skali lokalnej i globalnej. Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski kmark@igf.fuw.edu.pl www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/ VII Sejmik Kultury Powiatu Strzyżowskiego, 27.09.2012

Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl Klimat Średnia pogoda panująca w danym miejscu. Średni przebieg warunków atmosferycznych charakterystyczny dla danego obszaru i określony na podstawie 30 letnich serii pomiarowych. Klimat to pojęcie statystyczne zdefiniowany w terminologii prawdopodobieństwa Gdy znamy klimat jakiegoś miejsca to potrafimy określić np. jakie jest prawdopodobieństwo że średnia temperatura lutego np. 2015 roku będzie w przedziale od -3 do -4 oC. 3/24/2017 Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl

Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl Anomalie 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. 3/24/2017 Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl

Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl Anomalie (2) 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? 3/24/2017 Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl

Zmiany klimatu w ostatnim milenium Średnie globalne anomalie temperatury powietrza przy powierzchni ziemi za ostatnie dwa tysiące lat. Kolorowe linie odpowiadają różnym rekonstrukcjom temperatury. Źródło wikipedia.

Zmiany temperatury w ostatnich 150 latach Średnie roczne i pięcioletnie anomalie temperatury powietrza przy powierzchni ziemi wyznaczone względem referencyjnego okresu 1961-1990. Dane pochodzą z bazy danych HadCRUT3 opublikowanej przez Centrum Hadleya oraz Uniwersytet Wschodniej Anglii. Źródło wikipedia.

Comparison of ground based measurements of surface temperature (blue) and satellite based records of mid-tropospheric temperature (red: UAH; green: RSS) since 1979. Trends plotted since January 1982. 7

NASA GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP) 8 NASA GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP)

Zmiany klimatu na Antarktydzie Zmiany temperatury powietrza za ostatnie 100 lat z niepewnościami i poziomem istotności trendu dla stacji pomiarowych na Półwyspie Antarktycznym. Wykres zapożyczony z artykułu Vaughan i inni, Devil in the Detail, Science, 293 1777-1779, 2001,

Zmiany klimatu w Polsce Średnie roczne oraz trendy liniowe temperatury powietrza w Polsce na podstawie 82 stacji meteorologicznych. W okresie od 1964 do 1973 nie ma dostępnych danych.

Średnie roczne liczby dni z burzą w Polsce na podstawie 82 stacji meteorologicznych.

Zmiany klimatu w Strzyżowie Zmiany czasowe średniej rocznej temperatury powietrza, rocznej sumy opadu w [mm] oraz trendy liniowe w okolicach Strzyżowa.

Główne przyczyny zmian klimatu IPCC, 2007 (wikipedia)

Emisje CO2 i zmiany składu izotopowego

Skąd wiemy, że wzrost CO2 jest związany z działalnością człowieka? Węgiel wchodzący w skład paliw kopalnych ma trochę inny skład izotopowy niż węgiel budujący "świeże" tkanki roślinne, i węgiel nieorganiczny rozpuszczony w oceanach. Węgiel z paliw kopalnych podobnie jak węgiel "roślinny", ale w odróżnieniu od "oceanicznego", posiada więcej atomów izotopu 12C Węgiel z paliw kopalnych podobnie jak większość węgla "oceanicznego", ale w odróżnieniu od "roślinnego", nie zawiera atomów radioaktywnego 14C). Wynika to z czasu rozpadu 14C w paliwach kopalnych znajdujących się pod ziemią gdzie promieniowanie kosmiczne jest zbyt słabe aby produkować ten radioaktywny izotop. Mierząc zmiany składu izotopowego CO2 w atmosferze można stwierdzić, skąd bierze się dodatkowy węgiel w atmosferze. 15

Symulacja zmian klimatu związana z usunięcie wszystkich gazów cieplarnianych Lacis et al., 2010

Rozkład południkowy temperatury powierzchni Ziemi po usunięciu GHG Lacis et al., 2010 Porównanie efektów cieplarnianych na różnych planetach

Bezpośredni wpływ aerozoli na klimat wzrost albeda planetarnego wzrost absorpcji w atmosferze warstwa aerozolu redukcja promieniowana słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi 3/24/2017 Krzysztof Markowicz kmark@igf.fuw.edu.pl

Wpływ aerozolu na klimat Efekt bezpośredni poprzez rozpraszanie i pochłanianie promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi. Efekt pośredni oddziaływanie aerozolu na własności chmur oraz ich czas życia Aerozole chłodzą klimat!

Poland-AOD Powołana w 2011 r. Koordynowana przez Instytut Geofizyki, Uniwersytetu Warszawskiego (2012-2013) www.polandaod.tk Stacje Badawcze: Laboratorium Transferu Radiacyjnego Instytutu Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego Stacja pomiarowa Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk w Sopocie Prywatna Stacja Badawcza Transferu Radiacyjnego SolarAOT w Strzyżowie Statek badawczy Oceania Centralne Obserwatorium Geofizyczne w Belsku Polskiej Akademii Nauk

IGF-UW Warsaw IO-PAS Sopot SolarAOTStrzyzow

Stacja Badawcza SolarAOT w Strzyżowie Założona w 2002 r. Położenie: Podkarpacie 443 m n.p.m. (200 m nad kotliną Strzyżowa), 49.8790oN, 21.8631oE Bardzo dobre miejsce do badań klimatycznych w tym własności optycznych aerozoli

3/24/2017

Fields campaign in 2010

Plany Instalacja wiosną 2013 r. nowego przyrządu w ramach sieci AERONET koordynowanej przez NASA. Będzie to druga taka stacja w Polsce. Projekt edukacyjny: Uczniowska Kampania Klimatyczna 2013-2014

Obserwacje prowadzone przez uczniów Aerozole Grubość optyczna aerozoli, wykładnik Angstroma Zawartość pary wodnej w pionowej kolumnie powietrza Współczynnik ekstynkcji aerozoli Koncentracja węgla cząsteczkowego Pomiary dodatkowe Zachmurzenie Widzialność pozioma Kolor nieboskłonu Podstawowe pomiary meteorologiczne

Fotometr słoneczny Nowy fotometr

kontrast w zerowej odległości Wyznaczanie widzialności i współ. ekstynkcji kontrast w zerowej odległości kontrast w odległości r