Temperaturile pe Terra pe 13 iulie 2019 (grade Celsius)

Activitățile umane influențează clima la scară globală, dar există o serie de mecanisme interconectate care joacă un rol important în evoluția climei.

Nu e nicio îndoială că au fost modificări majore ale climei pe Terra, chiar înainte de apariția speciei umane. În cei 4,6 miliarde de ani de la formare, Terra a cunoscut diverse extreme, de la perioade când suprafața terestră era aproape complet acoperită cu gheață, la perioade când Oceanul Arctic a atins temperaturi de 23 oC.

Schimbările climatice sunt rezultatul interacțiunii dintre mai multe mecanisme, care diferă în magnitudinea efectelor. În ultima sută de ani, totuși, un factor a jucat în mod particular un rol semnificativ în afectarea climei: emisiile de gaze de seră, care au ca efect ridicarea temperaturii globale.

Pentru a descoperi nivelul real al implicării omului, cercetătorii examinează procesele ce duc la schimbarea climei, fie că e vorba de evoluţii naturale, fie că e vorba de activităţi umane, atât în trecut, cât şi în prezent.

În continuare vom explora 10 mecanisme care afectează clima pe Terra. Fiecare are un impact diferit; ordinea în care sunt prezentate nu reflectă importanţa acestora.




Crăpături care se răspândesc în Banchiza Brunt din Antarctica. Blocul de gheaţă se va rupe şi va elibera un iceberg uriaş. ESA, CC BY-SA 3.0 IGO


1. FĂRĂ GAZELE DE SERĂ, TERRA AR FI O PLANETĂ ÎNGHEŢATĂ

În cadrul a ce se numeşte "efectul de seră", gazele din atmosfera terestră (precum dioxidul de carbon, metanul şi oxidul de azot) blochează radiaţia infraroşie a Pământului, care, altfel, ar fi radiată în spaţiu. Graţie acestui efect natural suprafaţa terestră are o temperatură medie de 15 oC.



Cum funcţionează gazele cu efect de seră?


Fără aceste gaze Pământul ar fi o planetă de gheaţă, cu o temperatură medie de -18 oC, iar viaţa, aşa cum o ştim, nu ar fi posibilă.

Schimbări ale nivelurilor gazelor de seră pot avea un impact important asupra climei globale. De exemplu, în trecut, erupţiile vulcanice şi impactul cu asteroizi au crescut nivelul de dioxid de carbon în atmosferă, ceea ce a dus la creşteri bruşte ale temperaturii. În istoria mai recentă a planetei omul a amplificat acest proces natural.


2. OMUL INTENSIFICĂ EFECTUL DE SERĂ

De la Revoluţia Industrială activităţile umane au crescut concentraţia de gaze de seră din atmosferă. Nivelurile dioxidului de carbon au crescut ca o consecinţă a defrişărilor şi arderii de combustibili fosili. Nivelurile de metan au crescut, de asemenea, ca efect al creşterii animalelor domestice şi a cultivării orezului.

Până astăzi, efectul de seră provocat de activităţile umane a dus la o creştere a temperaturii globale cu circa 1 oC peste nivelul pre-industrial. Dacă încălzirea globală continuă la actuala rată de creştere, temperatura va creşte cu 3-4 oC până la finalul acestui secol.

Cercetătorii subliniază că trebuie limitată creşterea temperaturii la 1,5 oC, însemnând o creştere maximă de 0,5 oC adăugată la cea de astăzi. Pentru a atinge această ţintă trebuie să reducem drastic emisiile de gaze cu efect de seră.

Partea bună a poveştii e următoarea: efectul de seră generat de om este un mecanism pe care îl putem controla.



Evoluţia temperaturilor globale (observată) în raport cu temperatura globală ţintă


3. FORMAREA STRATULUI DE GHEAŢĂ ESTE INFLUENŢATĂ DE ORBITA PĂMÂNTULUI

Trăim în prezent în Epoca de Gheaţă Neozoică Târzie, care a început acum 34 de milioane de ani. Ultima fază a acestei epoci de gheaţă este Cuaternarul, perioadă în care Pământul a oscilat între stări glaciare şi interglaciare, stratul de gheaţă continental oscilând în dimensiune.

Aceste stări glaciare  şi interglaciare au fost generate, se crede, de variaţii al orbitei Pământului, cunoscute sub denumirea de cicluri Milankovitch. Aceste cicluri sunt bazate pe trei parametri în legătură cu mişcarea Pământului: excentricitatea, oblicitatea şi precesia. Aceşti termeni descriu orbita Pământului (dacă este mai mult circulară ori eliptică), înclinarea axei Pământului în raport cu orbita şi deplasarea axei Pământului într-un cerc (precesia, vezi videoclipul de mai jos pentru o explicaţie vizuală).





De exemplu, axa Pământului este înclinată cu 23,5 grade faţă de perpendiculara la planul orbitei, dar această oblicitate variază între 22o şi 25o într-o perioadă de 41.000 de ani. Această schimbare afectează cantitatea de radiaţie solară care loveşte diferitele regiuni ale Pământului, care influenţează formarea stratului de gheaţă.



Excentricitatea: forma orbitei Pământului se modifică de la elipsă la aproape cerc în circa 10.000 de ani.
Oblicitatea: înclinarea axei Pământului variază între 22o şi 25o într-o perioadă de 41.000 de ani.
Precesia: axa Pământului balansează într-un cerc într-o perioadă de circa 26.000 de ani.


4. ACTIVITATEA SOLARĂ SCĂZUTĂ COINCIDE CU PERIOADELE GLACIARE

Tăria Soarelui variază de-a lungul unor cicluri care durează 11 ani. În perioadele de maxim solar largi pete închise şi deschise la culoare pot fi observate pe suprafaţa solară. Efectul este o creştere a radiaţiei solare, care poate contribui la încălzirea climei. În perioade de minim solar efectul invers este observat.



Cum afectează Soarele clima?




Un exemplu care merită menţionat este minimul lui Mauder, care descrie o perioadă în care petele solare au fost rare, între 1645 şi 1715. Această perioadă de minim solar coincide cu mijlocul "Epocii de Gheaţă Mici", nu o epocă de gheaţă în sine, ci o perioadă în care Europa şi America de Nord au suferit de frig sever.



Date privind petele solare începând cu anul 1600. Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

 





5. CREŞTEREA CANTITĂŢII DE OXIGEN A PROVOCAT RĂCIREA PLANETEI

Acum 2,5 miliarde de ani nu exista oxigen în atmosfera terestră. Deşi Soarele era mai strălucitor atunci, planeta era locuibilă în parte, graţie concentraţiei de metan mari (de 1.000 de ori mai mare decât astăzi). Totul s-a schimbat cu "Marea Oxigenare", eveniment iniţiat de alga albastră-verde. Aceste organisme microscopice au evoluat pentru a efectua fotosinteză, producând oxigen ca reziduu al procesului.



Marea oxigenare


Se consideră că oxigenul rezultat în urma fotosintezei a interacţionat cu metanul din atmosferă, producând dioxid de carbon şi apă. Dioxidul de carbon este de 62 de ori mai puţin eficient la încălzirea planetei decât metanul, aşadar, înlocuind metanul cu dioxid de carbon a dus la o descreştere dramatică a temperaturii, aruncând Terra într-o eră glaciară - Glaciaţiunea Huroniană.
 

 6. ÎNCĂLZIREA POATE PERTURBA CURENŢII OCEANICI
 
Curenţii oceanici şi sistemul de vânturi sunt componente importante ale sistemului climatic. Ca urmare a încălzirii diferenţiate, la ecuator temperaturile fiind mai ridicate decât la poli, curenţii de convecţie ai oceanelor şi atmosfera deplasează energia termală către poli. Aceasta este forţa motrice a circulaţiei atmosferice şi a circulaţiei termohaline (de adâncime) din oceane.
 
 


 Circulaţia termohalină


 


Circulaţia termohalină este generată de diferenţele de temperatură şi salinitatea apei. Aduce apă caldă de suprafaţă de la tropice în nordul Oceanului Atlantic, care încălzeşte parte din Europa. Există îngrijorarea că încălzirea globală va duce la topirea straturilor de gheaţă din Groenlanda, diluarea salinităţii din apele din nordul Oceanului Atlantic şi reducerea densităţii apei. Dacă apa nu mai este suficient de densă pentru a se scufunda, circulaţia termohalină poate fi perturbată.
 

 

Circulaţia termohalină a oceanelor. În albastru sunt reprezentaţi curenţii de apă adâncă, iar în roşu cei de suprafaţă.
 
 
 7. ASTEROIZII AU PROVOCAT CATASTROFE CLIMATICE
 
Cu circa 66 de milioane de ani în urmă un asteroid cu diametrul de 10 km a lovit Pământul, una dintre consecinţe fiind dispariţia dinozaurilor. Un efect al impactului a fost ridicarea în atmosferă a unei cantităţi mari de sol terestru care ar fi blocat 50% din lumina solară. Diminuarea luminii solare a dus la diminuarea procesului fotosintezei pe Pământ, ceea ce a condus la o perturbare a lanţului trofic. De asemenea, un efect a fost scăderea temperaturii globale, Pământul intrând într-o "iarnă de impact" care a durat 10 ani.
 


  Cum au dispărut dinozaurii

 
 
 


După ce praful ce a blocat lumina solară a revenit la sol, Pământul a cunoscut o perioadă de creştere rapidă a temperaturii. Acesta a fost un efect al creşterii masei de dioxid de carbon generat de impactul cu meteoritul şi de incendiile care au avut loc pe Terra.
 
 
8. PLĂCILE TECTONICE POT ÎNCĂLZI ORI RĂCI PLANETA
 
Lanţul de munţi Himalaya - format ca urmare a coliziunii dintre plăcile tectonice Euroasiatică şi Indiană - este un prim exemplu al modului în care plăcile tectonice pot afecta climatul. În ultimele 50 de milioane de ani ridicarea lentă a munţilor Himalaya a expus noi roci la procesul de alterare chimică. În cadrul acestui proces dioxidul de carbon din atmosferă se leagă de anumite minerale din rocă, reducând cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă şi răcind planeta.

 


 
 Mişcarea plăcilor tectonice poate avea, de asemenea, o importantă influenţă asupra curenţilor oceanici. De exemplu, crearea Porţii Tasmaniene (Tasmanian Gateway) şi a Strâmtorii Drake - atunci când continentele Australasia şi America de Sud s-au rupt de Antarctica - a dus la formarea curentului Antarctic circumpolar acum 30 de milioane de ani. Curentul a adus apă rece de adâncime la suprafaţă. Această activitate tectonică - combinată cu îngroparea dioxidului de carbon de la formarea munţilor Himalaya - a iniţiat, se crede, Epoca de Gheaţă Neozoică Târzie. Cercetătorii pot prezice mişcarea plăcilor tectonice pentru următoarele 250 de milioane de ani.



Cum se vor deplasa continentele în următoarele 250 milioane de ani


 


9. ERUPŢIILE VULCANICE AU DIVERSE EFECTE ASUPRA CLIMEI

Un alt efect al dinamicii plăcilor tectonice este reprezentat de erupţiile vulcanice, care pot afecta clima terestră pentru perioade mai scurte ori mai lungi, de la zile la decenii. Largile cantităţi de dioxid de carbon eliberate de vulcani pot încălzi planeta pe termen lung, dar praful şi dioxidul de sulf aruncat în atmosferă poate bloca radiaţia solară, ducând la răcirea globală pe termen scurt.

Erupţia vulcanului Pinatubo din Filipine în 1991 a ejectat 17 milioane de tone de dioxid de sulf în atmosferă. Aceasta a dus la formarea de particule de acid sulfuric ce au blocat lumina solară şi au redus temperatura globală cu circa 0,4 oC pentru doi ani.



Vulcanul Pinatubo la 12 iunie 1991, la trei zile după erupţia principală


10. NORII COMPLICĂ ÎNCĂLZIREA GLOBALĂ

Norii au un impact important asupra climei terestre. Norii joşi şi grei răcesc suprafaţa Pământului, pe când norii înalţi şi subţiri încălzesc clima. Elementul cheie în formarea norilor este reprezentat de aerosoli - mici particule care sunt suspendate în atmosferă.

Aerosolii acţionează ca mici "seminţe" pe care vaporii de apă condensează. Aerosolii pot fi naturali (praf or sare de mare) ori generaţi de om (poluanţi ori fum). O creştere a cantităţii de aerosoli generaţi de om va duce la formarea mai multor nori, care, depinzând de întălţime, poate afecta întreg sistemul climatic terestru.



Efectul aerosolilor asupra climei




Proiectul de cercetare ştiinţifică CLOUD de la CERN ajută la îmbunătăţirea înţelegerii aerosolilor şi a norilor; de asemenea, investighează influenţa razelor cosmice asupra procesului de formare a norilor. Aceste raze constau din particule subatomice care îşi au originea în supernove din afara sistemul solar; se consideră că razele cosmice formează noi aerosoli, influenţând, deci, formarea norilor.


 Cum funcţionează proiectul CLOUD

 


 


 

Traducere după: Ten things that affect our climate, CC-BY


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!