Изменение климата - это любое долгосрочное изменение средних погодных условий на глобальном или региональном уровне. Как следует из этого широкого определения, изменение климата происходило много раз в истории Земли и по многим причинам. Однако наблюдаемые сегодня изменения в глобальной температуре и погодных условиях вызваны деятельностью человека. И они происходят намного быстрее, чем естественные климатические изменения прошлого.
У ученых есть много способов отслеживать климат с течением времени, и все они дают понять, что сегодняшние изменения климата связаны с выбросами парниковых газов, таких как углекислый газ и метан. Эти газы эффективно улавливают тепло от солнечных лучей у поверхности Земли, подобно тому, как стеклянные стены теплицы удерживают тепло внутри. Небольшие изменения в пропорции парниковых газов в воздухе могут привести к серьезным изменениям в глобальном масштабе.
В среднем парниковые газы влияют на повышение глобальных температур. Вот почему изменение климата иногда называют глобальным потеплением. Но большинство исследователей сегодня предпочитают термин изменение климата из-за изменчивости погоды и климата по всему миру. Например, потепление глобальных средних температур может изменить поток реактивного потока, основной поток воздуха, влияющий на погоду в Северной Америке, что, в свою очередь, может привести к сезонным периодам сильных холодов в некоторых районах.
«Людям важно осознавать, что с точки зрения температуры существует много вариаций в зависимости от температуры на Земле», - говорит Эллен Мосли-Томпсон, палеоклиматолог из Полярного исследовательского центра по изучению климата и климату Государственного университета Огайо. «Когда мы говорим о глобальном изменении климата, мы говорим об изменении температуры на больших территориях».
Как ученые знают, что изменение климата реально
Климат прошлого зафиксирован во льдах, отложениях, пещерных образованиях, коралловых рифах и даже в кольцах деревьев. Исследователи могут посмотреть на химические сигналы, такие как углекислый газ, попавший в пузырьки внутри ледникового льда, чтобы определить атмосферные условия в прошлом. Они могут изучать микроскопическую окаменелую пыльцу, чтобы узнать, какая растительность раньше процветала в той или иной области, что, в свою очередь, может показать, на что был похож климат. Они могут измерить годичные кольца, чтобы получить сезонные данные о температуре и влажности. Соотношения химических вариантов кислорода в кораллах и сталактитах и сталагмитах могут выявить прошлые закономерности выпадения осадков.
Различные типы естественных записей имеют разные сильные стороны. Осложнения в океане не несут сезонного или даже годового уровня детализации, но они могут дать более размытые снимки климата, насчитывающего миллионы лет, сказал Мосли-Томпсон в прямом эфире Science. (По данным Смитсоновского института, самые старые керны, пробуренные из океанических отложений, датируются 65 миллионами лет.) Древовидные записи относительно короткие, но невероятно подробные. И лед может быть переполнен информацией: ледники не только улавливают атмосферные газы в виде пузырьков воздуха, они задерживают пыль и другие отложения, пыльцевое зерно, вулканический пепел и многое другое. По словам Мосли-Томпсона, по мере того, как лед стареет и становится более сжатым, запись может становиться нечеткой, но новый лед из года в год может дать представление о том, что делал климат.
Самые последние изменения климата - с начала промышленной революции - также можно отслеживать напрямую. Ведение записей о таких явлениях, как температура земли, начало улучшаться в конце 1800-х годов, и капитаны кораблей стали хранить в своих журналах множество метеорологических данных о океане. Появление спутниковых технологий в 1970-х годах обеспечило взрыв данных, охватывающих все: от протяженности льда на полюсах до температуры поверхности моря и облачности.
Как меняется климат
Взятые вместе, эти записи показали, что современный климат стремительно отступает от моделей прошлого.
До промышленной революции на каждый миллион молекул в атмосфере приходилось около 280 молекул углекислого газа - показатель, известный как части на миллион (ppm). По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), по состоянию на 2018 г. глобальный средний уровень CO2 составлял 407,4 промилле, что более чем на 100 промилле выше этого уровня за последние 800 000 лет. По данным NOAA, последний раз атмосферный углерод достиг сегодняшних уровней 3 млн. Лет назад.
По данным NOAA, скорость изменения содержания углерода в атмосфере также выше, чем в прошлом. Скорость роста была в 100 раз выше за последние 60 десятилетий, чем когда-либо за последний миллион лет или около того - период, когда наблюдалось восемь основных климатических шлепков между ледниковыми циклами, когда лед расширялся от полюсов до средних широт, и межледниковые циклы, в которых лед отступил туда, где он находится сегодня. И ставка продолжает расти. В 1960-х годах атмосферный углерод повышался в среднем на 0,6 промилле в год. В 2010-х он рос в среднем на 2,3 промилле в год.
Способность удерживать тепло всего этого дополнительного углерода привела к повышению средних глобальных температур. По данным Института космических исследований им. Годдарда (GISS), НАСА с 1880 года средняя температура Земли увеличилась чуть более чем на 2 градуса по Фаренгейту (1 градус Цельсия), с точностью до десятой доли градуса по Фаренгейту. Согласно данным Обсерватории Земли НАСА, скорость роста углерода в атмосфере также возрастает, так как две трети этого потепления произошли с 1975 года.
Каковы последствия изменения климата?
Это потепление привело к изменениям в экосистемах и окружающей среде Земли. Среди самых драматических изменений произошли в Арктике, где морские льды сокращаются. По данным НАСА, минимумы протяженности льда и рекордные минимумы были новым нормой с 2002 года, и исследования показывают, что даже самый старый многолетний морской лед быстро истончается. Ученые ожидают, что первое ледяное лето в Арктике произойдет где-то между 2040 и 2060 годами.
По словам Мосли-Томпсона, ледники отступают во всем мире, особенно в средних широтах. В 1850 году в Национальном парке Монтаны Ледник было 150 ледников. Сегодня их всего 25. Мосли-Томпсон и ее команда считают, что последние тропические ледники исчезнут в течение следующего десятилетия.
Таяние льда и расширение океанических вод из-за жары уже способствовали повышению уровня моря. По данным NOAA, глобальный средний уровень моря поднялся на 8-9 дюймов (21-24 сантиметра) с 1880 года. Скорость роста увеличивается с 0,06 дюйма (1,4 миллиметра) в год в 20-м веке до 0,14 дюйма (3,6 мм) в год с 2006-2015 гг. По данным NOAA, это повышение уровня моря привело к увеличению паводков в приливах в прибрежных районах Соединенных Штатов на 300-900%.
Океанская вода поглощает углекислый газ из атмосферы, что создает химическую реакцию, которая вызывает подкисление океана. По данным Тихоокеанской морской экологической лаборатории NOAA, глобальный средний рН поверхностных вод океана снизился на 0,11 с начала промышленной революции, что на 30% повысило кислотность. Повышение кислотности океана затрудняет построение их карбонатных скелетов для кораллов, а для выживания обитающих в раковине животных, таких как моллюски и некоторые виды планктона.
Изменение климата даже влияет на время весенней погоды. Самая ранняя весна (согласно росту растений и температурам), зафиксированная в Соединенных Штатах, была в марте 2012 года. Климатические модели в настоящее время предполагают, что такие ранние источники могут стать нормой к 2015 году. Но поздние заморозки, вероятно, все еще будут происходить, создавая условия, в которых растения могут рано высаживаться, а затем быть поврежденными от низких температур Климатические модели также предсказывают обострение тревожных тенденций засух и лесных пожаров благодаря более высокой температуре.
По словам Кэти Делло, государственного климатолога штата Северная Каролина, модели являются ключевым инструментом для климатологов. По словам Делло, планеты для сравнения нет, но модели позволяют ученым создавать виртуальные версии планеты для тестирования различных сценариев. Хотя система Земли сложна, эти компьютерные модели оказались способными предсказывать будущее. Газета 2020 года, опубликованная в журнале Geophysical Research Letters, обнаружила, что прогнозы климатической модели, опубликованные в период с 1970 по 2010 год, были точными по сравнению с фактическим потеплением, которое произошло после публикации.
Можем ли мы обратить вспять изменение климата?
Растущее число бизнес-лидеров, правительственных чиновников и частных лиц обеспокоены изменением климата и его последствиями и предлагают шаги, чтобы обратить вспять эту тенденцию.
«Хотя некоторые утверждают, что« Земля исцелится сама собой », естественные процессы удаления этого антропогенного CO2 из атмосферы работают в масштабе от сотен тысяч до миллионов лет», - сказал Йозеф Верне, геохимик и палеоклиматолог из Университета. из Питтсбурга, сказал. «Итак, да, Земля исцелится сама, но не вовремя, чтобы наши культурные институты были сохранены такими, какие они есть. Поэтому в наших собственных интересах мы должны действовать так или иначе, чтобы справиться с изменениями климата мы вызываем. "
Согласно некоторым исследованиям, если бы все выбросы парниковых газов человека немедленно прекратились, Земля, вероятно, все еще испытала бы большее потепление, поскольку углекислый газ остается в атмосфере в течение сотен лет. Существуют предложения, которые теоретически могли бы обратить вспять некоторые из этих «запертых» потеплений путем удаления углекислого газа из атмосферы, таких как улавливание и хранение углерода, которое включает закачку углерода в подземные резервуары. Защитники утверждают, что улавливание и хранение углерода технологически осуществимо, но рыночные силы препятствуют широкому распространению.
Возможно ли удаление уже выброшенного углерода из атмосферы, предотвращение будущего потепления требует прекращения выбросов парниковых газов. На сегодняшний день наиболее амбициозной попыткой предотвратить потепление является Парижское соглашение. Этот необязательный международный договор, вступивший в силу в ноябре 2016 года, направлен на то, чтобы продолжать нагреваться "значительно ниже 2 градусов Цельсия выше доиндустриального уровня и продолжать усилия по ограничению повышения температуры еще на 1,5 градуса Цельсия", согласно Организации Объединенных Наций. Каждый подписавший договор согласился установить свои собственные пределы добровольных выбросов и со временем сделать их более строгими. Климатологи сказали, что пределы выбросов, установленные в соответствии с соглашением, не будут продолжать нагреваться до 1,5 или даже 2 градусов по Цельсию, но это будет улучшение по сравнению со сценарием «как обычно».
При администрации Обамы Соединенные Штаты обязались к 2025 году ограничить выбросы парниковых газов до уровня менее 28% от уровня 2005 года. Однако вскоре после своего избрания президент Дональд Трамп заявил, что его администрация не будет соблюдать Парижское соглашение. Администрация Трампа начала официальный процесс выхода из соглашения в 2019 году.
Несколько государственных и местных органов власти начали свои собственные усилия по борьбе с изменением климата. Например, 24 государства и Пуэрто-Рико присоединились к Климатическому альянсу США, обещая достичь целей, установленных Парижским соглашением.
«Федеральное правительство, даже когда оно работает хорошо, не самое ловкое учреждение», - сказал Делло. «Но штаты и города немного более гибки».
