Centrum UNEPGRIDWarszawa Krajowy Koordynator Programu GLOBE VIII Oglnopolska
Centrum UNEP/GRID-Warszawa, Krajowy Koordynator Programu GLOBE VIII Ogólnopolska Konferencja Nauczycieli Warsztaty trenerów Regionalnych Projektów Badawczych Warszawa, 14 -16. 01. 2010 Nowości w Programie GLOBE Badania atmosferyczne, zmiany klimatu, nowoczesne technologie dr Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl www. igf. fuw. edu. pl/meteo/stacja
Co to jest klimat? • Nie ma jednej, ogólnie przyjętej i powszechnie stosowanej definicji klimatu. • Zwykle definiujemy go jako wszystkie, charakterystyczne dla pewnego obszaru, stany atmosfery, występujące w przebiegu rocznym, na podstawie obserwacji z wielu lat. Mówiąc o długości serii obserwacyjnej podkreśla się, że ma być ona dostatecznie długa, na ogół to 20 -30 lat. • Obecnie coraz częściej klimat utożsamia się z pojęciem opisywanym przez wielkości statystyczne, które omawiane się dopiero na lekcjach matematyki w ostatniej klasie liceum. Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
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 (rzędu 30 lat) może to świadczyć o zmianach klimatycznych. Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
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? • Czy tegoroczny atak zimy 13 -14 października podważa tezę o globalnym ociepleniu? • Dlaczego tegoroczna zima jest mroźna i śnieżna? Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
Oscylacja Północno Atlantycka NOA Faza dodatni – łagodne ale dynamiczne zimy w Polsce 10/16/2021 Faza ujemna – surowe zimy w Polsce Instytut Geofizyki UW
Indeks NAO w ostatnich miesiącach 10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
Globalne ocieplenie to fakt Instytut Geofizyki UW
Globalne zmiany temperatury w atmosferze i na powierzchni Ziemi Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
Globalne zmiany temperatury w ostatnich latach
Aktywność Słońca. Słońce w latach 2006 -2009 było w głębokim minimum. Obecnie jego aktywność zaczyna szybko rosnąc. 10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
Jaki był 2009 rok w perspektywie globalnego ocieplenia? Bardzo ciepły… W Warszawie średnia temperatura w 2009 roku była o około 1 stopnia wyższa od średniej klimatycznej. Brak jeszcze danych dla całego globu ale Średnie roczne anomalie temperatury Średnie miesięczne anomalie temperatury 10/16/2021 miesiącląd 1 0. 8786 20. 8690 30. 8629 41. 0249 5 0. 6754 6 0. 7006 70. 5290 8 0. 7385 9 0. 9657 10 0. 7986 11 0. 8122 średnia 0. 81 ocean 0. 3580 0. 3443 0. 3821 0. 4292 0. 4778 0. 5721 0. 5834 0. 5619 0. 4926 0. 5009 0. 5135 0. 47 glob 0. 4961 0. 4824 0. 5113 0. 5875 0. 5286 0. 6045 0. 5659 0. 6068 0. 6137 0. 5744 0. 5931 0. 56 Instytut Geofizyki UW 1995 0. 4073 1996 0. 2753 1997 0. 4781 1998 0. 5969 1999 0. 4198 2000 0. 3885 2001 0. 5188 2002 0. 5738 2003 0. 5811 2004 0. 5409 2005 0. 6128 2006 0. 5599 2007 0. 5459 2008 0. 4793
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 Instytut Geofizyki UW
Bilans energii
Bilans energii • Bilans energii na górnej granicy atmosfery jest dodatni (Ziemia więcej pochłania niż emituje w kosmos) i wynosi +0. 9 W/m 2. Stanowi to zaledwie 0. 25% energii dochodzącego od Słońca • Bilans energii na powierzchni Ziemi jest również dodatni i wynosi około 0. 9 W/m 2. • Jest to zgodne z dodatnim trendem temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi oraz powierzchni oceanów jaką obserwuje się w ostatnich dziesięcioleciach.
Instytut Geofizyki UW
Jak dużo jest CO 2 w atmosferze • Średnia koncentracja CO 2 sięga obecnie 400 ppm czyli 0. 04%. • Jego koncentracja praktycznie zmienia się do wysokości 100 km (czyli do omownej granicy atmosfery) • Gdyby atmosferę sprężyc do gęstości panującego przy powierzchni Ziemi jej grubość wynosiłaby około 8 km. • Mnożąc 0. 0004*8000 km= 3. 2 m • CO 2 jest więc jedynie około 3. 2 metra! • Dla przykładu ozonu jedynie około 3 mm.
Obieg węgla na Ziemi Skąd wiemy, że za wzrost CO 2 odpowiada działalność człowieka? Mimo, ze emisja antropogeniczna stanowi zaledwie 4% emisji naturalnej to nadwyżka ta odkłada się w atmosferze na przełomie dziesięcioleci. Badania izotropowe wskazują, że w atmosferze przybywa CO 2 emitowanego przez człowieka.
Termiczny wymiar efektu cieplarnianego procentowy wkład koncentracja 20. 6 62. 1% 30 ppvt CO 2 7. 2 21. 7% 350 ppmv 03 2. 4 7. 2% 50 ppbv N 2 0 1. 4 4. 2% 320 ppbv CH 4 0. 8 2. 4% 17 ppbv freony <0. 8 2. 4% 1 ppbv efekt cieplarniany 33. 2 gazy cieplarniane para wodna 10/16/2021 T Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
Wpływ aerozoli na klimat Ziemi Efekt bezpośredni osłabienie promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi. Efekt pośredni poprzez oddziaływanie na chmury Oba procesy prowadzą do ochładzania klimatu. Aerozole w przeciwieństwie do gazów cieplarnianych są bardzo nierównomiernie rozłożone w atmosferze co prowadzi do zróżnicowanego oddziaływania w zależności od lokalizacji i czasu. Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
większe odbicie Stratocumulus. . . : : : : . . . : : . . : : : : . . 10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
Które czynniki odgrywają decydująca role w zmianach klimatu. 10/16/2021 Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
Prognozowane zmiany klimatu w obecnym stuleciu Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
10/16/2021 Krzysztof Markowicz kmark@igf. fuw. edu. pl
Modele klimatu a przewidywanie pogody • Modele klimatu mają bardzo podobną strukturę do modeli prognozujących pogodę na kuli ziemskiej, ale są od nich mimo wszystko różne. • W prognozie pogody symulacje są dosyć krótkie maksymalnie kilka dni. Modele prognozy pogody wymagają bardzo precyzyjnych danych początkowych - zazwyczaj obserwacji ze stacji synoptycznych połączonych z asymilacją danych. • Modele prognozy są liczone zazwyczaj na znacznie gęstszej siatce. • Mimo, że prognozy numeryczne pogody po kilku dniach tracą dokładność to nie znaczy, że symulacje klimatu są niedokładne. Dzieje się tak dlatego, ponieważ w problemie klimatu istotne są średnie wartości.
• Różnice pomiędzy modelem klimatu a modelem prognoz pogody widoczne są na przykładzie ćmy poruszającej się w pokoju w którym jednym źródłem światła jest żarówka przy suficie. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć położenia ćmy po kilku sekundach za to możemy powiedzieć jakie jest jej średnie położenie nawet po godzinie…
Technologie dla klimatu • Usuwanie CO 2 z atmosfery • Zmniejszanie zużycia energii elektrycznej • Odnawialne źródła energii Geoinżynieria • Rozpylanie SO 2 w stratosferze • Rozpylenie w atmosferze małych lusterek, które mają za zadanie odbijać promieniowanie słoneczne.
Usuwanie CO 2 z atmosfery Wychwytywanie CO 2 z atmosfery, sprężanie go do postaci ciekłej i umieszczanie go głęboko pod Ziemia - technika CCS. Pierwsza elektrownia z techniką CCS w Schwarze Pumpe wykonana przez firmę Vattenfall. Elektrownia uzyskuje moc 30 MW i spala węgiel brunatny, a dwutlenek węgla jest skraplany i przewożony do położonego o ponad 200 km wyczerpanego złoża gazu ziemnego w Altmark, 3000 m w głąb ziemi. Docelowo dwutlenek węgla ma być transportowany rurociągami. Do 2015 r. ma powstać instalacja komercyjna o mocy do 500 MW, a do 2020 r. blok energetyczny o mocy 1000 MW, o niemal zerowej emisji. W USA okazało się, że dwutlenek węgla zaczął rozpuszczać skały, w których go zamknięto. Teraz powoli wędruje w górę, ku powierzchni. Obecnie naukowcy doszli do wniosku, że przechowywanie tego gazu w złożach pod dnem morskim i oceanicznym byłoby bezpieczniejsze i w zasadzie nie zagrażałoby środowisku naturalnemu, a byłoby możliwe do przeprowadzenia przy dzisiejszym stanie techniki. 10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
Umieszczenie w przestrzeni kosmicznej (w punkcie punkt libracji, Lagrange'a L 1) soczewki rozpraszającej lub dużej liczby dysków redukujących promieniowanie słoneczne dochodzące do Ziemi. 10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
Kolektory słoneczne Energia Odnawialna Panele fotowoltaiczne Elektrownie wiatrowe Pompy ciepła 10/16/2021 Instytut Geofizyki UW
GLOBE Student Climate Research Campaign 1 wrzesień 2011 - 30 June 2013 Zakresy badań: 1. Ekosytems 2. Klimat w skali globalnej – wpływ lokalny, ” 3. Klimatologia CO 2 i wpływ człowieka 4. Klimat, zanieczyszczania środowiska i zdrowie Więcej informacji pojawi się na stronie GLOBE na początku 2010 roku.
GLOBE at Night 2010 3 - 16 March • Projekt dotyczy pomiarów jasności gwiazd na podstawie której wnioskuje się o wpływie cywilizacyjnym na obserwacje astronomiczne. • Podczas ubiegłorocznej kampanii wykonano ponad 15000 obserwacji
Five Easy Star-Hunting Steps: 1) Find your latitude and longitude. 2) Find Orion by going outside an hour after sunset (about 7 -10 pm local time). 3) Match your nighttime sky to one of our magnitude charts. 4) Report your observation. 5) Compare your observation to thousands around the world.
Cloudy Sky Magnitude 1 Chart Magnitude 2 Chart Magnitude 3 Chart Magnitude 4 Chart Magnitude 5 Chart Magnitude 6 Chart Magnitude 7 Chart
- Slides: 36