Badania zmian klimatu

Od co najmniej 40 lat są przeprowadzane pomiary temperatury przy powierzchni Ziemi dzięki globalnej sieci stacji meteorologicznych. Pomiary radiosondowe, radarowe, satelitarne i balonowe temperatury i koncentracji gazów cieplarnianych w górnej i dolnej atmosferze. Pomiary grawimetryczne i altymetryczne masy lądolodów Grenlandii i Antarktydy, poziomu morza, poziomu pokrywy śniegowej również za pomocą satelitów , ale i za pomocą samolotów i balonów. Pomiary energii cieplnej, temperatury powierzchni oceanu i na jego różnych głębokościach za pomocą satelitów, boi, pływaków, dronów oceanograficznych.

Klimatolodzy wiedzą coraz więcej na temat dynamiki systemu klimatycznego. W szczególności najlepiej prezentują się symulacje klasycznych modeli bilansu energetycznego. Zwłaszcza modeli radiacyjno-konwekcyjnych (EBM) oraz nieco nowszych modeli ogólnej cyrkulacji (GCM), a także ulepszonych atmosferyczno-oceanicznych modeli ogólnej cyrkulacji (AOGCM).

Rys. Modele klimatyczne to układy równań różniczkowych oparte na podstawowych prawach fizyki , ruchu płynów i chemii . Aby „uruchomić” model, naukowcy dzielą planetę na trójwymiarową siatkę, stosują podstawowe równania i oceniają wyniki. Modele atmosferyczne obliczają wiatry , przenoszenie ciepła , promieniowanie , wilgotność względną i hydrologię powierzchni w obrębie każdej sieci i oceniają interakcje z sąsiednimi punktami. [1]

Od ok. 1977 r. naukowcy zwrócili uwagę na potencjalnie szybko rosnącą ilość energii cieplnej w oceanach, a od 1979 r. zaczęto po raz pierwszy dokonywać pomiarów satelitarnych, zwłaszcza lodu w Arktyce, na Grenlandii i na Antarktydzie. Pomiarów tych dziś dokonują satelity GRACE i GRACE Follow-On.

Fot.1. Ilustracja bliźniaczych satelitów GRACE i eksperymentu klimatycznego (GRACE) na orbicie. Źródło: NASA-JPL / Caltech

Od 1992 r. jest mierzony dziś przez satelity Jason-2 i Jason-3 wzrost poziomu morza pod względem rozszerzalności termicznej i pod wpływem topnienia lądolodów Grenlandii i Antarktydy.

Fot.2. Artystyczny rendering Jasona-3. Źródło: NASA.

Od 1999 r. ruszył w oceanach projekt badawczy Argo, w którym automatyczne boje były początkowo zanurzane na głębokość do 700 km. Teraz są zanurzane do 2000 km. A wkrótce mają być przystosowane do zanurzeń do 6000 km. Sondy te przeprowadzają regularnie pomiary temperatury, zasolenia i przepływu prądów w oceanach, na ich powierzchni oraz na ich różnych głębokościach. Dzięki temu dowiadujemy się coraz więcej o najgłębszych i najbardziej pojemnych zbiornikach cieplnych w systemie klimatycznym Ziemi.

Fot.3. Argo to globalny zestaw 3800 swobodnie dryfujących pływaków profilujących, który mierzy temperaturę i zasolenie górnych 2000 metrów (około 6562 stóp) oceanu.

Od początku XXI w. są też coraz lepiej usprawniane badania paleoklimatyczne. W szczególności badanie rdzeni lodowych dzięki , rdzeni oceanicznych, koralowców, słojów drzew, stalaktytów.

Fot.4. Ciemna pasma w tym rdzeniu lodowym z Zachodniej Antarktydy Podziału Pokrywy Lodowej (WAIS Divide) to warstwa pyłu wulkanicznego, która osiadła na pokrywie lodowej około 21 000 lat temu. – Źródło: Heidi Roop, NSF. Źródło

Coraz lepiej poznajemy takie aspekty w fizyce klimatu jak czułość klimatu, wymuszenia radiacyjne,, sprzężenia zwrotne (dodatnie i ujemne), cykle węglowy i hydrologiczny, gazy cieplarniane i aerozole jako główne czynniki wymuszeń radiacyjnych, aspekty atrybucji klimatu, czyli umiejętne rozróżnianie wpływu czynników naturalnych od antropogenicznych, a także poznajemy w końcu coraz lepiej wprowadzone w życie w V Raporcie IPCC scenariusze emisji antropogenicznych.

Poznajemy też coraz lepiej emisje ze źródeł naturalnych jak choćby klasyczna wieloletnia zmarzlina, ale i też torfowiska i lasy tropikalne. Poznajemy coraz więcej, dzięki rozpoczętym wynikom badań już na przełomie XIX i XX w. na temat czułości klimatu, a z I połowy XIX w. na temat efektu cieplarnianego, który jest czymś naturalnym, a nie spowodowanym przez człowieka. Natomiast globalne ocieplenie to jest właśnie nadwyżka ciepła od ok. 1850 r., z powodu bardzo znaczącego spalania paliw kopalnych (choć jeszcze dominowały emisje ze zmian użytkowania terenu, przede wszystkim z deforestacji), które wpłynęły po raz pierwszy na zauważalny skład atmosfery, w której zaczęło przede wszystkim wzrastać stężenie dwutlenku węgla z poziomu 280 ppm aż do dziś do poziomu 410 ppm. Co również wpłynęło na fluktuacyjny wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi o ok. 1,1 st.C do 2016 r. A do 2019 r. o ponad 1 st.C.

Fot.5. Obserwatorium Mauna Loa (NOAA).

Pierwsze pomiary koncentracji CO2 w atmosferze były pośrednie (proxy), głównie za pomocą rdzeni lodowych, Od początku rewolucji industrialnej, od 1850 do 1958 r., a za pomocą spektroskopii masowej pomiary instrumentalne od 1958 r. do dziś.

Pomiary średniej temperatury powierzchni Ziemi (2 m n.p.m.) od początku rewolucji industrialnej był wykonywane za pomocą badań proxy, od 1850 do 1880. A od 1880 r. do dziś  były i są przeprowadzane badania kompleksowe z wielu stacji meteorologicznych w różnych regionach świata.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *