Astronomsko drutvo Vega Podnebne spremembe v blinji preteklosti

Astronomsko društvo Vega Podnebne spremembe v bližnji preteklosti, sedanjosti in prihodnosti predstavitev za skupino Repatice in kometi Gregor Vertačnik Ljubljana, februar 2008

Kazalo Glavna lastnost toplogrednih plinov Ravnovesna temperatura Zemljinega površja Podnebna sprememba od sredine 19. stoletja do danes Spremembe v kriosferi Spremembe v oceanih in morjih Vzroki za spremembe Podnebne projekcije za 21. stoletje

Glavna lastnost toplogrednih plinov plini, ki znatno absorbirajo del dolgovalovnega (zemeljskega) infrardečega sevanja najpomembnejši: vodna para ozon (UV del sevanja) ogljikov dioksid metan didušikov oksid fotoni z ustrezno energijo povzročijo vibriranje atomov v molekuli (prehod v višje energijsko stanje) ter povečanje notranje energije in s temperature Prepustnost ozračja in absorbtivnost nekaterih njegovih sestavin. Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/Greenhouse_gas

Ravnovesna temperatura Zemljinega površja ozračje s toplogrednimi plini vzdržuje za ~30 °C povprečno višjo temperaturo kot bi jo imela Zemlja brez toplogrednih plinov današnje ozračje je bolj kot ne neprepustno za dolgovalovno sevanje tal temperaturi ozračja in tal sta močna povezani povečevanje koncentracije toplogrednih plinov ima dva glavna učinka: manjša prepustnost ozračja (bistveno pri nizki koncentraciji) izvor glavnine dolgovalovnega sevanja ozračja je vse višje Shema energijske bilance Zemlje (tokovi) in vpliv toplogrednih plinov. Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/Greenhouse_effect

Podnebna sprememba od sredine 19. stoletja do danes opazno naraščanje koncentracije in izpustov toplogrednih plinov hitro segrevanje v obdobju ~1920 -1940 in po letu ~1980, ohladitev sredi 20. stoletja v 20. stoletju se je povprečna svetovna temperatura zraka pri tleh dvignila za okoli 0, 7 °C glavni vzrok podnebne spremembe skoraj gotovo človeški izpusti toplogrednih plinov (vulkanski izbruhi in Sončeva dejavnost imata precej manjši vpliv) severna polobla se segreva dvakrat tako hitro kot južna (večji delež kopnega na severu) po letu 1980 se površje in spodnja troposfera segrevata izjemno hitro, verjetno najhitreje v zadnjih tisočletjih spodnja stratosfera se je po letu 1980 znatno ohladila

Človekovi izpusti ogljikovega dioksida (ogljika) glede na izvor. Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/Greenhouse_gas Prispevek različnih dejavnikov k podnebni spremembi v zadnjih 100 letih. Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/Climate_change

Povprečna svetovna temperatura po letu 1880 in temperaturni odklon v letu 2007 glede na obdobje 1951 -1980 (NASA GISTEMP). Vir: http: //data. giss. nasa. gov/gistemp/2007/ Naraščanje koncentracije CO 2 na Havajih v zadnjih 50 letih. Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/Global_warming Povprečna svetovna temperatura po letu 1860 (Had. CRUTv 3). Vir: http: //www. cru. uea. ac. uk/cru/info/warming/

leto 2007 je bilo med najtoplejšimi po letu 1860, rekord sta verjetno preprečila močna La Ninja ob koncu leta in minimum Sončeve dejavnosti leto 2008 prav tako verjetno ne bo rekordno zaradi La Ninje in Sončevega minimuma naslednji El Ninjo bo verjetno v letu 2009 ali 2010 in takrat bo prišlo do novega skoka v povprečni svetovni temperaturi količina padavin se je v obdobju 1900 -2005 spremenila: več padavin na vzhodu S in J Amerike, S Evrope, S in osrednje Azije manj padavin v Sahelu, Sredozemlju, J Afriki in delih J Azije sprememba v padavinah časovno in prostorsko bolj raznolika kot temperaturna sprememba, a konsistenta s spremembo v splošni cirkulaciji verjetno se je v splošnem povečala pogostost obilnih padavinskih dogodkov

Temperaturni odklon površine morij in oceanov sredi januarja 2008, v fazi močne La Ninje. Vir: http: //www. osdpd. noaa. gov/PSB/EPS/SST/climo. html Temperaturni odklon površine morij in oceanov sredi januarja 1998, v fazi močnega El Ninja. Vir: http: //www. osdpd. noaa. gov/PSB/EPS/SST/climo_archive/climo_1998. html

pogostost suš se je po 70. letih 20. stol. povečala, še posebej v tropskem in subtropskem pasu po letu 1970 se je povečala vsebnost vodne pare nad oceani v povprečju za okoli 4 % dodatno segrevanje opazne spremembe v splošnem kroženju ozračja (ENSO, AMO; perioda nekaj desetletij) zahodni zračni tok na srednjih širinah se je v obdobju od 60. od 90. let 20. stoletja okrepil, glavna vetrovna stržena sta se pomaknila proti poloma od 70. let 20. stol. se je povečala pogostost močnih tropskih ciklonov

Spremembe v kriosferi zmanjševanje zasneženih površin, še posebej spomladi in poleti in na severni polobli (posledica višjih temperatur) zmanjševanje obsega arktičnega morskega ledu, še posebej poleti (~7 % na desetletje), obseg antarktičnega morskega ledu ne kaže sprememb tanjšanje arktičnega morskega ledu, v povprečju skoraj 1 m v obdobju 1987 -1997 masa grenlandskega ledenega pokrova se zmanjšuje vse hitreje (~240 km 3 v letu 2006), za antarktični pokrov pa ni dovolj točnih podatkov postopno odtaljevanje permafrosta na Aljaski, na ruski Arktiki in na tibetanski planoti (nekaj cm letno) največji sezonski obseg zamrznjenih tal na severni polobli se je zmanjšal za okoli 7 % v obdobju 1901 -2002

Odklon v površini morskega arktičnega ledu. Vir: http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/ Obseg morskega arktičnega ledu po letnih časih od leta 1900 dalje. http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/ Odklon v površini morskega antarktičnega ledu. Vir: http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/ Obseg morskega arktičnega ledu v letih 2007 ter primerjava z letom 2005 in dolgoletnim povprečjem. Vir: NSIDC, http: //nsidc. org/news/press/2007_seaiceminimum/20070810_ index. html

zmrzovanje/taljenje rek in jezer je v splošnem vse kasneje/prej izguba ledu v ledenikih in večjih območjih stalnega ledu (brez Antarktike in Grenlandije) je povzročila dvig oceanov in morij za okoli ~0, 8 mm v obdobju 1991 -2004 postopno odtaljevanje permafrosta na Aljaski, na ruski Arktiki in na tibetanski planoti (nekaj cm letno) največji sezonski obseg zamrznjenih tal na severni polobli se je zmanjšal za okoli 7 % v obdobju 1901 -2002 številni alpski ledeniki se hitro krčijo – triglavski Zeleni sneg in ledenik pod Skuto sta tik pred koncem

Maksimalna sezonska višina snega na Kredarici – občuten padajoč trend po homogenizaciji meritev. Vir podatkov: ARSO

Obseg Triglavskega ledenika leta 1957. Vir: http: //www. zrcsazu. si/giam/triglavski_ledenik. htm Obseg Triglavskega ledenika po rekordno vročem poletju 2003. Vir: http: //www. zrcsazu. si/giam/triglavski_ledenik. htm Obseg Triglavskega ledenika v letih 1952, 1995 in 1999 z vrisanimi merilnimi točkami (iz knjige Visokogorska jezera v vzhodnem delu Julijskih Alp, 2002).

Spremembe v morju in oceanih v obdobju 1961 -2003 se je zgornjih 700 m v povprečju segrelo za 0, 10 °C slanost morij v subpolarnih širinah se je v povprečju zmanjšala, povečala pa se je slanost plitvih tropskih in subtropskih morij masa anorganskega ogljika v oceanih se je povečala za več kot 100 Gt od začetka industrijske dobe (1750), oceani so sprejeli okoli 40 % izpustov CO 2 v tem obdobju p. H oceanov se je v povprečju znižal za 0, 1 od leta 1750 povprečni dvig oceanov je v 20. stoletju znašal okoli 1, 7 mm/leto, obdobju 1993 -2003 pa okoli 3, 1 mm/leto; dvig je časovno in prostorsko močno spremenljiv glavna vzroka za dvig oceanov sta taljenje ledu in raztezanje vode

Dvig povprečne gladine morij in oceanov, izmerjen v okviru projekta TOPEX/Poseidon. Avtorske pravice: Univerza v Koloradu, vir: http: //www. nasa. gov/centers/jpl/news/ gracef-20060602. html Povprečni dvig gladine morij in oceanov po letu 1880 (levo) in od zadnje ledene dobe (desno). Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/Sea_level_rise

Vzroki za spremembe velika verjetnost je, da je človek s svojo dejavnostjo glavni krivec za podnebne spremembe v zadnjih desetletjih sprememba v koncentraciji toplogrednih plinov in aerosolov v ozračju: posledica industrijske dobe (po letu 1750) izvor umetnih izpustov CO 2 večinoma fosilna goriva, manj zmanjševanje biomase (umetni izvor je dokazan z izotopsko analizo) v času industrijske dobe se je močno povečala tudi koncentracija metana in N 2 O sprememba rabe tal Sončeva dejavnost

Kjotski protokol Protokol za omejitev izpustov šestih toplogrednih plinov (ki so vzrok za podnebno spremembo) Podpisan 11. septembra 1997, v veljavo stopil 16. februarja 2005 z rusko ratifikacijo Do novembra 2007 je protokol ratificiralo 174 držav, ki prispevajo več kot 60 % izpustov toplogrednih plinov Nekatere države in EU so se zavezale k zmanjšanju izpustov (podpisnice 1. aneksa), 137 držav v razvoju pa razen spremljanja in poročanja o izpustih nima drugih obveznosti ZDA je protokol l. 1998 podpisala (Al Gore), a ga ni ratificirala EU se je obvezal, da bo do leta 2012 zmanjšal izpuste vsaj za 8 % glede na leto 1990, a različno po posameznih državah (manj razvite lahko celo povečajo izpuste) Protokol velja do leta 2012

Letni izpust ogljikovega dioksida na prebivalca in na leto po državah (stanje v letu 2004). Največji izpust je bil v Katarju (69 t/preb. /leto), Luksemburg je imel 25 t/preb. /leto, ZDA 20 t/preb. /leto, Avstrija 8, 5 t/preb. /leto, Slovenija 8, 1 t/preb. /leto , Italija 7, 7 t/preb. /leto, Madžarska 5, 7 t/preb. /leto, Hrvaška 5, 2 t/preb. /leto, Čad 0, 01 t/preb. /leto. Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/List_of_countries_by_carbon_dioxide_emissions_per_capita

Zemljevid držav, ki so podpisale (rumeno) in ratificirale protokol (zeleno), držav, se še niso izrekle (sivo) in držav, ki ne nameravajo podpisati protokola (rdeče). Vir: http: //en. wikipedia. org/wiki/List_of_Kyoto_Protocol_signatories

Podnebni scenariji za 21. stoletje predvidevanja podnebnih modelov glede na verjetne scenarije vhodnih spremenljivk (predvsem koncentracije toplogrednih plinov) štiri glavne skupine IPCC-scenarijev prihodnosti človeške družbe (A 1, A 2, B 1, B 2), v poročilu IPCC AR 4 pa jih je šest (A 1 B, A 1 FI, A 1 T, A 2, B 1, B 2)

A 1 – hiter in uspešen gospodarski razvoj, kjer se razlike med bogatimi in revnimi zmanjšujejo: velika predanost tržnim rešitvam veliki prihranki in predanost zasebnemu izobraževanju velika stopnja vlaganj in odkritij v izobraževanju, tehnologiji in ustanovah na narodni in mednarodni stopnji mednarodni pretok ljudi, idej in tehnologij A 1 FI – poudarek na uporabi fosilnih goriv A 1 B – “ravnotežje” med vsemi gorivi A 1 T – poudarek na uporabi nefosilnih goriv A 2 – manjši pretok blaga in denarja in počasnejši tehnološki razvoj kot pri scenariju A 1: razlike med zdaj razvitimi državami in državami v razvoju ostanejo podobne zanašanje na lastne vire, regionalno orientiran ekonomski razvoj

B 1 – velika stopnja ekološke in socialne zavesti s trajnostnim razvojem po celem svetu: zavedanje strašnih posledic prekomernega sekanja gozda, izčrpavanja prsti, pretiranega ribolova in onesnaženja povečan posluh vlade, podjetij, medijev in javnosti za okoljske in socialne vidike razvoja pomembna vloga tehnoloških sprememb B 2 – več poudarka na okolju in sociali kot pri scenariju A 2: okoljsko zavedni državljani, poudarek na lokalnem združevanju in skupnostih manjša moč mednarodnih ustanov, večja moč odločanja na lokalni in regionalni ravni pomembni blaginja, enakost in zaščita okolja počasnejši in manj enakomeren tehnološki razvoj kot pri A 1 in B 1

Svetovno prebivalstvo po različnih scenarijih. Vir: http: //www. grida. no/climate/ipcc/emission/099. htm

Koncentracija toplogrednih plinov (v ekvivalentu ogljikovega dioksida) pri različnih scenarijih. Vir: www. knmi. nl/onderzk/CKO/Challenge/scenario. html

Podnebne projekcije za 21. stoletje dvig temperature v 21. stoletju, v glavnem kot posledica višje koncentracije toplogrednih plinov, v prvih desetletjih ni bistvene razlike med scenariji najverjetneje bo dvig povprečne svetovne temperature v 21. stoletju 24 °C kopno (še posebej visoko na severu) se bo v povprečju ogrelo dvakrat bolj kot cel svet, najmanj se bodo ogreli oceani na južni polobli in severni Atlantik oceani in morja se bodo postopno ogrevali v globino ravnovesna povprečna svetovna temperatura se verjetno zviša za 2 -4, 5 °C pri podvojitvi koncentracije CO 2 močnejši, daljši in pogostejši vročinski valovi večinoma manjši dnevni temperaturni hod večja količina padavin na tropskih območjih z obilnimi padavinami in na visokih širinah; v splošnem manj padavin v subtropskih predelih večja intenziteta padavin pogostejše suše v notranjosti celin

zmanjševanje količine snega in ledu zaradi prevladujočega vpliva poletnega taljenja nad zimskimi padavinami, zmanjševanje obsega morskega ledu na Antarktiki in še posebej na Arktiki globlje sezonsko taljenje permafrosta zmanjšala se bo sposobnost kopnega in oceanov za vsrkavanje ogljikovega dioksida -> pozitivna povratna zanka! dvig morske gladine do konca stoletja bo verjetno okoli pol metra (7075 % dviga bo povzročilo temperaturno raztezanje oceanov, Arktika in Antarktika sta veliki neznanki) večji dvig povprečne površinske temperature Tihega oceana na vzhodu in osrednjem delu kot na zahodu (bližje El Ninju) dvig povprečnega zračnega pritiska pri tleh v subtropskih in zmernih geografskih širinah, padec v visokih širinah -> pomik poti ciklonov za nekaj stopinj proti severu, manj viharjev v zmernih geografskih širinah porast števila močnih tropskih ciklonov in intenzitete padavin v teh ciklonih verjetna znatna oslabitev atlantske oceanske cirkulacije, verjetnost za popolno ustavitev je zelo majhna

Neskladnost napovedi (IPCC TAR) in meritev povprečnega dviga morske gladine. Vir: http: //www. realclimate. org/index. php/archives/2007/03/the-ipcc-sea-level-numbers/

Napovedi temperaturnih sprememb po različnih scenarijih. Vir: http: //www. ipcc. ch/SPM 2 feb 07. pdf

napovedi za Evropo: največja otoplitev na severu pozimi in v Sredozemlju poleti v osrednjem in južnem delu poleti večji dvig maksimalnih temperatur kot dvig povprečne temperature zelo verjetno povečanje višine padavin na v večjem delu severne Evrope in zmanjšanje v večjem delu Sredozemlja večje ekstremne dnevne višine padavin v severni Evropi verjetno večja možnost suše v osrednji Evropi in Sredozemlju zelo verjetno skrajšanje trajanja snežne odeje in verjetno zmanjšanje debeline snežne odeje v večjem delu Evrope dve veliki grožnji Evropi, ki sta povezani s podnebno spremembo: stalitev grenlandskega ledenega pokroa dvig morja za 7 m, stalitev zahodnega antarktičnega pokrova dvig morja za 6 -15 m prekinitev termohaline atlantske cirkulacije hitra ohladitev

Izračunana sprememba v povprečni letni temperaturi (levo) in letni višini padavin (desno) v obdobju 20712100 glede na obdobje 1961 -1990 v Evropi po scenariju A 2. Vir: http: //peseta. jrc. es/docs/Climate. Model. html

Predvidna temperaturna sprememba v 30 letih po zastoju termohaline cirkulacije. Vir: Michael Vellinga, Hadley Centre, http: //www. cru. uea. ac. uk/cru/info/thc/

Viri in literatura http: //en. wikipedia. org/wiki/Greenhouse_gas http: //en. wikipedia. org/wiki/Greenhouse_effect http: //www. gsfc. nasa. gov/gsfc/service/gallery/fact_sheets/earthsci/green. htm http: //en. wikipedia. org/wiki/Global_warming http: //en. wikipedia. org/wiki/Climate_change http: //en. wikipedia. org/wiki/Climate http: //en. wikipedia. org/wiki/Greenland_ice_sheet http: //en. wikipedia. org/wiki/Kyoto_Protocol http: //www. grida. no/climate/ipcc/emission/ http: //en. wikipedia. org/wiki/Special_Report_on_Emissions_Scenarios http: //peseta. jrc. es/docs/Climate. Model. html http: //en. wikipedia. org/wiki/Ice_age http: //en. wikipedia. org/wiki/Global_warming http: //www. ipcc. ch/ http: //www. realclimate. org/ http: //www. ncdc. noaa. gov/oa/climate/research/monitoring. html http: //www. giss. nasa. gov/ http: //www. cru. uea. ac. uk/ http: //www. metoffice. gov. uk/research/hadleycentre/ http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/ http: //edgcm. columbia. edu/ Willson, R. C. , in A. V. Mordvinov, 2003: Secular total solar irradiance trend during solar cycles 21 -23. Geophys. Res. Lett. , 30, št. 5, 1199, doi: 10. 1029/2002 GL 016038. http: //data. giss. nasa. gov/gistemp/2007/ http: //www. osdpd. noaa. gov/PSB/EPS/SST/climo. html http: //nsidc. org/news/press/2007_seaiceminimum/20070810_index. html http: //en. wikipedia. org/wiki/Sea_level_rise http: //www. nasa. gov/vision/earth/lookingatearth/abrupt_change. html