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Mudança climática

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As variações de CO 2, e a temperatura do pó Vostok núcleo de gelo nos últimos 450 mil anos

A mudança climática é a variação na Terra global "s clima ou em climas regionais ao longo do tempo. Ela envolve mudanças na variabilidade ou estado médio da atmosfera sobre durações que variam de décadas a milhões de anos. Estas alterações podem ser causados por um processo dinâmico em terra, as forças externas, incluindo variações na intensidade da luz solar, e mais recentemente por actividades humanas.

No uso recente, especialmente no contexto de política ambiental, o termo "mudança climática", muitas vezes refere-se às mudanças no clima moderno (ver o aquecimento global ). Para obter informações sobre as medições de temperatura mais diversos períodos, e as fontes de dados disponíveis, consulte registro de temperatura. Para atribuição das mudanças climáticas ao longo do século passado, ver causas do aquecimento global .

Fatores de mudança climática

As mudanças climáticas refletem variações dentro da atmosfera da Terra, os processos em outras partes da Terra, tais como oceanos e calotas de gelo, e os efeitos da atividade humana. Os fatores externos que podem moldar climáticas são frequentemente chamados forçantes climáticas e incluir processos como variações na radiação solar , da Terra órbita, e gases de efeito estufa concentrações.

As variações dentro do clima da Terra

Tempo é o estado do dia-a-dia do ambiente, e é uma caótico não linear sistema dinâmico. Por outro lado, o clima - o estado média de tempo - é bastante estável e previsível. Clima inclui a temperatura média, quantidade de precipitação, dia de luz solar, e outras variáveis que pode ser medido em um dado local. No entanto, também há mudanças dentro de meio ambiente da Terra que podem afetar o clima.

Glaciação

Percentagem de avanço glaciares dos Alpes nos últimos 80 anos

As geleiras são reconhecidos como estando entre os indicadores mais sensíveis do clima mudança, avançando substancialmente durante o arrefecimento do clima (por exemplo, a Pequena Idade do Gelo ) e recuando durante o aquecimento do clima em escalas de tempo moderados. Geleiras crescer e colapso, tanto contribuindo para a variabilidade natural e ampliando enormemente mudanças externamente forçadas. Pela última século, no entanto, as geleiras têm sido incapazes de regenerar o suficiente gelo durante os invernos para compensar o gelo perdido durante os meses de verão (ver recuo dos glaciares ).

Os processos climáticos mais significativos dos últimos milhões de anos são o glacial e ciclos interglaciais da presente idade do gelo . Embora moldada por variações orbitais , as respostas internas envolvendo placas de gelo continentais e 130 m mudança do nível do mar, certamente desempenhou um papel fundamental na decisão sobre o clima resposta seria observado na maioria das regiões. Outras alterações, incluindo Eventos Heinrich, Eventos Dansgaard-Oeschger e o Dryas recente mostram o potencial para variações glacial para influenciar o clima, mesmo na ausência de alterações específicas orbitais.

Variabilidade Oceano

Um esquema de moderno circulação termohalina

Na escala de décadas, mudanças climáticas também podem resultar da interacção da atmosfera e oceanos. Muitos flutuações climáticas - incluindo não só a oscilação El Niño Southern (o mais conhecido), mas também o Oscilação decenal do pacífico, a oscilação do Atlântico Norte , ea Oscilação ártica - devem sua existência, pelo menos em parte a diferentes formas que o calor pode ser armazenado nos oceanos e se deslocam entre diferentes reservatórios. No prazo mais longo, os processos oceânicos, tais como circulação termohalina desempenham um papel fundamental na redistribuição de calor, e pode afetar drasticamente o clima.

A memória do clima

De modo mais geral, a maioria das formas de variabilidade interna no sistema clima pode ser reconhecido como uma forma de histerese, o que significa que o estado atual do clima reflete não somente as entradas, mas também a história de como ele chegou lá. Por exemplo, uma década de condições secas pode causar a encolher lagos, planícies a secar e desertos de expansão. Por sua vez, estas condições podem levar a uma menor precipitação nos anos seguintes. Em suma, a mudança climática pode ser um processo de auto-perpetuação porque diferentes aspectos do ambiente responder a taxas diferentes e de maneiras diferentes para as flutuações que ocorrem inevitavelmente.

Fatores não climáticos condução mudança climática

Gases de efeito estufa

Variações de dióxido de carbono durante os últimos 500 milhões anos

Os estudos atuais indicam que forçamento radiativo por gases de efeito estufa é a principal causa do aquecimento global. Gases de efeito estufa também são importantes para a compreensão da história do clima da Terra. De acordo com estes estudos, o efeito de estufa , o qual é produzido o aquecimento na forma de calor de gases com efeito de estufa armadilha, desempenha um papel fundamental na regulação da temperatura da Terra.

Ao longo dos últimos 600 milhões de anos de dióxido de carbono concentrações variaram de talvez> 5000 ppm para menos do que 200 ppm, devido principalmente ao efeito de processos geológicos e biológicos inovações. Tem sido argumentado por Veizer et al., 1999, que as variações nas concentrações de gases de efeito estufa mais de dezenas de milhões de anos não foram bem correlacionados às alterações climáticas, com placas tectônicas talvez desempenhando um papel mais dominante. Mais recentemente, Royer et al. usaram a correlação -climate CO 2 para derivar um valor para o sensibilidade climática. Existem vários exemplos de mudanças rápidas nas concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera da Terra que parecem estar relacionados ao aquecimento forte, incluindo a Máximo térmico do Paleoceno-Eoceno, o Extinção do Permiano-Triássico, e no final do Varangian Terra bola de neve evento.

Durante a era moderna, os naturalmente crescentes de dióxido de carbono níveis são implicados como a principal causa do aquecimento global desde 1950. De acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), de 2007, a concentração atmosférica de CO 2 em 2005 foi de 379 ppm³ comparação com os níveis pré-industriais de 280 ppm³. Termodinâmica e Princípio de Le Chatelier explicar as características do equilíbrio dinâmico de um gás em solução, tal como a grande quantidade de CO 2 realizada em solução nos oceanos do mundo que se move para dentro e para retornar a partir da atmosfera. Estes princípios podem ser observados como bolhas que sobem em uma panela de água aquecida no fogão, ou em um copo de cerveja gelada permitido sentar-se à temperatura ambiente; gases dissolvidos em líquidos são libertados sob certas circunstâncias.

Placas tectônicas

Nas escalas de tempo mais longos, as placas tectônicas se reposicionar continentes , forma oceanos , construir e derrubar montanhas e geralmente servem para definir o palco sobre o qual existe clima. Mais recentemente, movimentos de placa foram implicados na intensificação da presente idade do gelo quando, cerca de 3 milhões de anos atrás, do Norte e América do Sul placas colidiram para formar o Istmo do Panamá e desligar mistura direta entre o Atlântico eo Pacífico Oceanos.

Variação solar

Variações na atividade solar durante os últimos séculos com base em observações de manchas solares e berílio isótopos.

O sol é a fonte última de essencialmente todo o calor no sistema climático. A saída de energia do sol, que é convertida em calor na superfície da Terra, é uma parte integrante de moldar o clima terrestre. Nas escalas de tempo mais longos, o próprio sol está ficando mais brilhante com maior produção de energia; uma vez que continua a sua seqüência principal, esta mudança lenta ou evolução afeta a atmosfera da Terra. Pensa-se que, no início da história da Terra , o sol estava frio demais para suportar água líquida na superfície da Terra, levando ao que é conhecido como o Desmaio paradoxo sol jovem ..

Em escalas de tempo mais modernas, há também uma grande variedade de formas de variação solar , incluindo a 11-year ciclo solar e modulações de longo prazo. No entanto, o ciclo de manchas solares de 11 anos não se manifesta claramente nos dados climatológicos. Variações de intensidade solares são considerados como tendo sido influente no desencadeamento da Pequena Idade do Gelo , e por alguma parte do aquecimento observado de 1900 a 1950. A natureza cíclica da produção de energia solar ainda não é totalmente compreendido; difere da mudança muito lenta que está acontecendo dentro do sol à medida que envelhece e evolui ..

Para citar Spencer R. Weart (A descoberta do aquecimento global 2003) "O estudo da [Sun SPOT] ciclos era geralmente popular, através da primeira metade do século. Governos havia coletado uma grande quantidade de dados meteorológicos para brincar e, inevitavelmente, as pessoas encontraram correlações entre os ciclos de manchas solares e selecione os padrões climáticos. Se chuvas na Inglaterra não se encaixava no ciclo, talvez tempestades na Nova Inglaterra faria. cientistas respeitados e amadores entusiastas insistiu que tinham encontrado padrões confiáveis o suficiente para fazer previsões. Mais cedo ou mais tarde, embora todas as previsões falharam . Um exemplo foi uma previsão altamente credível de um período de seca na ?frica, durante o mínimo de manchas solares do início dos anos 1930. Quando o período acabou por ser molhado, um meteorologista recordou mais tarde "o sujeito de manchas solares e as relações de tempo caiu em disputa, especialmente entre meteorologistas britânicos que testemunharam a derrota de alguns dos seus superiores mais respeitadas "Mesmo nos anos 60, ele disse:" Para um jovem pesquisador de entreter qualquer declaração de relacionamentos sol tempo foi a marca-se uma manivela "

Variações orbitais

Em seu efeito sobre o clima, as variações orbitais são, em certo sentido uma extensão da variabilidade solar, pois pequenas variações na Terra orbitar levam a mudanças na distribuição e abundância da luz solar que atinge a superfície da Terra. Tais variações orbitais, conhecidas como ciclos de Milankovitch , são uma consequência altamente previsível de física básica devido às interações mútuas da Terra, sua lua, e os outros planetas. Estas variações são considerados os fatores que impulsionam subjacentes às ciclos glaciais e interglaciais da presente idade do gelo. Variações mais sutis também estão presentes, como o adiantamento repetida e retirada do Sahara deserto em resposta ao orbital precessão.

Vulcanismo

A única erupção do tipo que ocorre várias vezes por século pode afetar o clima, causando resfriamento por um período de alguns anos. Por exemplo, a erupção do Monte Pinatubo , em 1991, afetado o clima substancialmente. Erupções enormes, conhecidas como grandes províncias ígneas, ocorrer apenas algumas vezes a cada cem milhões de anos, mas pode remodelar clima durante milhões de anos e causa extinções em massa. Inicialmente, os cientistas pensavam que a poeira emitidos para a atmosfera a partir de grandes erupções vulcânicas era responsável pelo resfriamento, bloqueando parcialmente a transmissão de radiação solar à superfície da Terra. No entanto, as medições indicam que a maioria do pó lançado na atmosfera retorna para a superfície da Terra num prazo de seis meses.

Os vulcões também são parte da prolongada ciclo do carbono. Ao longo (geológicos) períodos de tempo muito longos, eles liberam dióxido de carbono do interior da terra, contrariando a absorção por rochas sedimentares e outras geológica sumidouros de dióxido de carbono. No entanto, esta contribuição é insignificante comparado com as atuais emissões antrópicas. O US Geological Survey estima que as atividades humanas geram mais de 130 vezes a quantidade de dióxido de carbono emitido por vulcões.

Influências humanas sobre as alterações climáticas

Fatores antropogênicos são as atividades humanas que alteram o ambiente ea influência do clima. Em alguns casos, a cadeia de causalidade é direta e inequívoca (por exemplo, os efeitos da irrigação na temperatura e umidade), enquanto em outros é menos clara. Várias hipóteses para a mudança climática induzida pelo homem, têm sido debatidas por muitos anos. No final de 1800, o " chuva segue a idéia arado "teve muitos adeptos no oeste dos Estados Unidos .

O maior fator de preocupação atual é o aumento no níveis de CO 2 devido às emissões provenientes de combustíveis fósseis de combustão, seguido por aerossóis (partículas em suspensão na atmosfera), os quais exercem um efeito de arrefecimento, e fabricação de cimento. Outros fatores, incluindo o uso da terra, destruição do ozônio , agricultura animal e desmatamento, também afetam o clima.

Combustíveis fósseis

Variações de dióxido de carbono ao longo dos últimos 400 mil anos, mostrando um aumento desde a revolução industrial.

Começando com a revolução industrial na década de 1850 e acelerando desde então, o consumo humano de combustíveis fósseis tem elevados níveis de CO 2 a partir de uma concentração de ~ 280 ppm a mais de 380 ppm hoje. Estes aumentos são projetados para atingir mais de 560 ppm antes do final do século 21. Sabe-se que os níveis de dióxido de carbono são substancialmente mais elevados agora do que em qualquer momento nos últimos 750.000 anos. Junto com o aumento de metano níveis, essas mudanças são antecipados para causar um aumento de 1,4-5,6 ° C , entre 1990 e 2100 (ver o aquecimento global ).

Aerossóis

Aerossóis antropogénicos, em especial aerossóis de sulfato da queima de combustíveis fósseis, exercer uma influência de arrefecimento. Isto, em conjunto com a variabilidade natural, acredita-se que representam o "plateau" relativa no gráfico de temperaturas do século 20 no meio do século.

Fabricação de cimento

Fabricação de cimento é a terceira maior causa de emissões de dióxido de carbono provocadas pelo homem. O dióxido de carbono é produzido quando o carbonato de cálcio (CaCO3) é aquecido para produzir o ingrediente cimento óxido de cálcio (CaO, também chamado de cal viva). Enquanto queima de combustíveis fósseis eo desmatamento cada produzir significativamente mais dióxido de carbono (CO 2), a tomada de cimento é responsável por aproximadamente 2,5% do total das emissões mundiais de fontes industriais (sectores da energia acrescido de fabrico).

Uso da terra

Antes da utilização de combustíveis fósseis generalizada, maior efeito da humanidade sobre o clima local é susceptível de ter resultado de uso da terra. Irrigação , desmatamento e agricultura mudar fundamentalmente o meio ambiente. Por exemplo, eles alterar a quantidade de água que vai para dentro e para fora de um determinado local. Eles também podem alterar o local de albedo influenciando a cobertura do solo e que altera a quantidade de luz solar que é absorvido. Por exemplo, não há evidências que sugerem que o clima da Grécia e de outros países do Mediterrâneo foi permanentemente alteradas por desmatamento generalizado entre 700 aC e 1 dC (a madeira que está sendo usada para construção naval, construção e de combustível), com o resultado de que o clima moderno na região é significativamente mais quente e seco, e as espécies de árvores que foram utilizados para a construção naval no mundo antigo já não pode ser encontrado na área.

Uma hipótese controversa por William Ruddiman chamada hipótese anthropocene iniciais sugerem que o aumento da agricultura e do desmatamento que acompanha levou aos aumentos de dióxido de carbono e metano durante o período de 5000-8000 anos atrás. Estes aumentos, que invertidas declínios anteriores, pode ter sido responsável por retardar o aparecimento do próximo período glacial, de acordo com Ruddimann hipótese de atraso-glaciação.

Nos tempos modernos, a 2007 Estudo Jet Propulsion Laboratory descobriram que a temperatura média da Califórnia aumentou cerca de 2 graus nos últimos 50 anos, com um aumento muito maior nas áreas urbanas. A mudança foi atribuída principalmente à extensa desenvolvimento humano da paisagem.

Pecuária

De acordo com um relatório das Nações Unidas de 2006 Pecuária de Long Shadow, pecuária é responsável por 18% das emissões de gases de efeito estufa do mundo, medida em CO 2 equivalente. Este, porém, inclui a mudança de uso da terra, ou seja, o desmatamento, a fim de criar pastagens. Na Amazônia , 70% do desmatamento é para dar lugar a pastagens, de modo que este é o principal fator na ONU 2006 Relatório da FAO, que foi o primeiro relatório agrícola para incluir terra mudança de uso para o forçamento radiativo de gado. Além de emissões de CO 2, o gado produz 65% da induzida pelo homem óxido nitroso (que tem 296 vezes os potencial de aquecimento global de CO 2) e 37% de metano induzidas pelo homem (que tem 23 vezes o potencial de aquecimento global do CO 2).

Interação de fatores

Se um determinado forçando (por exemplo, variação solar) actua para mudar o clima, em seguida, pode haver mecanismos que actuam para amplificar ou reduzir os efeitos. Estes são chamados positivo e feedbacks negativos. Tanto quanto se sabe, o sistema climático é geralmente estável em relação a esses feedbacks: feedbacks positivos não fazer " fugir "Parte da razão para isso é a existência de um poderoso feedback negativo entre a temperatura ea radiação emitida:. aumentos de radiação como a quarta potência da temperatura absoluta .

No entanto, uma série de feedbacks positivos importantes existem. Os ciclos glaciais e interglaciais da presente idade do gelo dar um exemplo importante. Acredita-se que variações orbitais fornecer o timing para o crescimento e recuo das placas de gelo. No entanto, os próprios lençóis de gelo refletem a luz solar de volta ao espaço e, consequentemente, promover refrigeração e seu próprio crescimento, conhecido como o mecanismo de retorno gelo-albedo. Além disso, caindo do nível do mar e expandir o crescimento do gelo planta queda e indiretamente levar a declínios em dióxido de carbono e metano. Isto conduz a um arrefecimento adicional. Por outro lado, o aumento das temperaturas causado, por exemplo, pelas emissões antropogénicas de gases de efeito estufa poderia levar à diminuição da cobertura de neve e gelo, revelando terra mais escura por baixo e, consequentemente, resultar em maior absorção de luz solar.

O vapor de água, metano e dióxido de carbono também pode atuar como reacções positivas significativas, os seus níveis subindo em resposta a uma tendência de aquecimento, acelerando assim essa tendência. O vapor de água atua estritamente como um feedback (com exceção de pequenas quantidades no estratosfera), ao contrário dos outros principais gases de efeito estufa, o que também pode atuar como forcings.

Mais feedbacks complexos envolvem a possibilidade de alterar os padrões de circulação no oceano ou atmosfera. Por exemplo, uma preocupação significativa no caso moderna é que o derretimento do gelo glacial da Groenlândia irá interferir com águas de naufrágio no Atlântico Norte e inibir a circulação termohalina. Isso pode afetar o Gulf Stream e a distribuição de calor para a Europa ea costa leste dos Estados Unidos .

Outros feedbacks potenciais não são bem compreendidos e podem inibir ou promover o aquecimento. Por exemplo, não está claro se o aumento das temperaturas promover ou inibir o crescimento vegetativo, o que poderia, por sua vez sacar mais ou menos dióxido de carbono. Do mesmo modo, o aumento das temperaturas pode levar a mais ou menos cobertura de nuvens. Desde a tampa equilíbrio nuvem tem um forte efeito de arrefecimento, qualquer alteração à abundância de nuvens também afeta o clima.

Monitoração do status atual do clima

Os cientistas usam "Indicator séries temporais "que representam os diversos aspectos do estado do clima e dos ecossistemas. A história do tempo fornece um contexto histórico. Estado actual do clima também é monitorada com índices climáticos.

Evidência para a mudança climática

A evidência para as alterações climáticas é tomada a partir de uma variedade de fontes que podem ser utilizadas para reconstruir climas passados. A maioria das evidências indiretas são as mudanças-climáticas são inferidas a partir de mudanças nos indicadores que refletem o clima, como a vegetação , dendrocronologia, núcleos de gelo , a mudança do nível do mar , e recuo dos glaciares.

A análise polínica

Palinologia é a ciência que estuda contemporânea e fósseis palynomorphs, incluindo pólen. Palinologia é utilizada para inferir a distribuição geográfica das espécies de plantas, que variam sob diferentes condições climáticas. Diferentes grupos de plantas têm pólen com formas distintas e texturas de superfície, e uma vez que a superfície exterior do pólen é composto por um material muito resistente, elas resistem a deterioração. As mudanças no tipo de pólen encontrados em diferentes níveis de sedimentação em lagos, pântanos ou deltas de rios indicam mudanças em comunidades de plantas; que são dependentes das condições climáticas.

Beetles

Restos de besouros são comuns em sedimentos de água doce e terrestres. Diferentes espécies de besouros tendem a ser encontrados em diferentes condições climáticas. Conhecimento do presente gama climática das diferentes espécies, e da idade dos sedimentos em que restos são encontrados, permite que as condições climáticas do passado para ser inferida.

Geologia glacial

Geleiras avançando deixar para trás morenas e outras características que muitas vezes têm de material datável nelas, registrando o momento em que uma geleira avançou e depositou uma característica. Da mesma forma, pela tephrochronological técnicas, a falta de cobertura de gelo pode ser identificado pela presença de solo vulcânico ou datable horizontes piroclásticos. As geleiras são considerados um dos indicadores de clima mais sensíveis pelo IPCC, e suas recentes variações observadas fornecer um sinal global das alterações climáticas. Veja Recuo dos glaciares desde 1850 .

Os registros históricos

Os registros históricos incluem pinturas rupestres, profundidade de escavação sepultura na Groenlândia , diários, a prova documental de eventos (como ' feiras geada 'no Thames ) e evidência de áreas de viticultura. Boletins meteorológicos diários foram mantidos desde 1873, ea Royal Society tem incentivado a recolha de dados desde o século XVII.


As alterações climáticas ea biodiversidade

Os ciclos de muitas plantas e animais selvagens de vida estão intimamente ligados à passagem das estações; alterações climáticas pode levar a pares interdependentes de espécies (por exemplo, uma flor selvagem e sua inseto polinizador) perder a sincronização, se, por exemplo, se tem um ciclo dependente a duração do dia e o outro sobre a temperatura ou precipitação. Em princípio, pelo menos, isso poderia levar a extinção ou mudanças na distribuição e abundância de espécies. Um fenômeno é o movimento de espécies norte da Europa. Um estudo recente da Conservação da borboleta no Reino Unido, mostrou que as espécies relativamente comuns com uma distribuição do sul se mudaram para o norte, enquanto espécies de montanha escassos tornaram-se mais raros e perdeu território para o sul. Esta foto foi espelhado em vários grupos de invertebrados. Verões mais secos poderia levar a mais períodos de seca, potencialmente afetando muitas espécies de animais e plantas. Por exemplo, no Reino Unido, durante o ano de 2006 seca números significativos de árvores morreu ou mostrou dieback em solos arenosos de luz. Na Austrália, desde o início dos anos 90, dezenas de milhares de raposas voadoras ( Pteropus) morreram como resultado direto de calor extremo. Wetter invernos mais amenos, pode afetar mamíferos temperadas ou insetos, impedindo- hibernando ou entrar torpor durante períodos em que o alimento é escasso. Uma mudança prevista é a ascendência de espécies 'convivência' ou oportunistas, em detrimento das espécies mais escassas com as exigências ecológicas mais estreitos ou mais especializadas. Um exemplo poderia ser as extensões de bluebell visto em muitas florestas no Reino Unido. Estes têm um crescimento e floração no início da temporada antes de ervas daninhas que competem podem desenvolver ea copa das árvores fecha. Invernos mais amenos pode permitir que as ervas daninhas para hibernar como plantas adultas ou germinar mais cedo, enquanto árvores folha mais cedo, reduzindo o comprimento da janela de jacintos para completar seu ciclo de vida. Organizações como a Wildlife Trust, Fundo Mundial para a Natureza , Birdlife International ea Audubon Society estão ativamente monitorar e pesquisar os efeitos da mudança climática sobre as políticas da biodiversidade e do avanço em áreas como conservação escala de paisagem para promover adaptação às alterações climáticas.

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