Косвенные доказательства изменения климата

Изучение всех способов реакции Земли на потепление необходимо для понимания того, как меняется наша планета и как она может измениться в будущем по мере продолжения потепления. Это означает изучение не только прямых доказательств изменения климата, но и косвенных доказательств. Косвенные данные важны для построения точных климатических моделей, определения скорости изменения климата и изучения древних климатических условий.

Косвенным свидетельством изменения климата являются измерения вещей, на которые влияет климат и изменение климата. В то время как прямые измерения климата, такие как средняя температура или осадки, рассказывают об изменении температуры, косвенные измерения рассказывают об изменениях, происходящих из-за изменения температуры, таких как изменения океанских течений, частота ураганов или таяние. морского льда.Как прямые, так и косвенные измерения важны для понимания истинных масштабов изменения климата.

Многие разные ученые изучают, как на вещи в мире природы влияют изменения климата или как они реагируют на них. Например, биологи исследуют изменения в распространении растений и животных, полярники исследуют таяние арктических льдов, а океанологи исследуют обесцвечивание коралловых рифов. Даже гражданские ученые вносят свой вклад, проводя исследования растений и диких животных или отмечая изменения в окружающей среде. Эти ученые не обязательно измеряют повышение температуры, а вместо этого изучают, как изменение температуры влияет на системы Земли.

Другие ученые, которые изучают косвенные свидетельства, делают это, чтобы понять исторические или доисторические изменения климата. У ученых нет методов прямых измерений древних климатических условий. Вместо этого они изучают косвенные свидетельства изменения климата, известные как косвенные данные. Они интерпретируют оставленные свидетельства — такие вещи, как тонкие слои отложений, сохранившиеся в ледяных щитах или на дне озер, а также ископаемые животные, растения и пыльца. Для временных рамок за последние 1000 лет исследователи также работают с записями, хранящимися у людей. К ним относятся даты сбора урожая, записи о цветении деревьев и замерзании озер, а также картины или фотографии пейзажей. Комбинируя данные из различных источников, ученые получают широкое представление о том, как менялся климат за сотни, тысячи и даже миллионы лет.

Косвенные доказательства современного изменения климата

Косвенные последствия изменения климата вокруг нас. Многие из них, такие как усиление суровой погоды, потеря земель вдоль побережья из-за повышения уровня моря и изменение вегетационных периодов, могут серьезно повлиять на жизнь людей во всем мире.

На этом спутниковом снимке ураган Дориан (2019 г.) виден на пике своего развития. Дориан — самое разрушительное стихийное бедствие в истории человечества, которое произошло на Багамах.
1 кредит

Частота и серьезность экстремальных погодных явлений

Частота необычных или экстремальных погодных явлений является характеристикой климата. Как часто случаются засухи, наводнения и метели? Есть ли больше, меньше или примерно такое же количество сильных штормов, происходящих в данный год, десятилетие или столетие, по сравнению со средним долгосрочным показателем? Еще одним фактором, который следует учитывать, является суровость экстремальных погодных явлений. Если количество сильных ураганов (категория 4 и 5 по шкале Саффира-Симпсона) в течение года увеличивается, хотя общее количество ураганов остается стабильным, мы все равно признаем это изменением климата. У нас может быть такое же количество наводнений или засух в определенное десятилетие, но если засухи длятся дольше или наводнения охватывают большую территорию, мы предполагаем, что что-то в климате изменилось.

Течение Гольфстрим несет теплую воду (показана красным цветом) на север.
Кредит: НАСА

Океанские течения

Океаны Земли играют огромную роль в переносе тепла (или холода) из одной части планеты в другую. Теплые и холодные океанские течения сильно влияют на глобальные климатические условия, как и поверхностные и глубинные океанские течения. Ученые-климатологи отслеживают температуру поверхности и глубины океана, направления и скорости течений, а также уровни солености. По мере потепления климата океаны тоже становятся теплее, но это также означает, что океанские течения циркулируют больше тепла вокруг Земли. Когда океанские течения проходят вдоль береговой линии, дополнительное тепло влияет на погоду и климат на суше.

Весеннее распускание почек в некоторых местах происходит раньше из-за изменения климата.
Предоставлено: Creative Commons на Викимедиа.

Фенология

Изучение измеримых событий, связанных со сменой времен года, называется фенологией. Многие деревья распускаются весной и сбрасывают листья осенью. Мы можем наблюдать, когда каждый вид делает это в разных местах по всей Земле. Насекомые также реагируют на смену времен года, появляются весной и спариваются, когда температура и другие аспекты климата благоприятны.Мы также можем отметить первые заморозки зимы и последние заморозки весны.

Голубые области вдоль побережья на этой карте Мексиканского залива обозначают районы, на которые повлияет повышение уровня моря на один фут.
Предоставлено: NOAA (средство просмотра повышения уровня моря).

Изменение уровня моря

Изменение уровня моря является измеримой величиной, тесно связанной с изменением климата. Во время ледниковых периодов пресная вода испаряется из моря и замерзает в ледяных шапках над сушей, а не возвращается в океан в виде стока, что приводит к падению уровня моря. Когда климат становится теплее, ледяные шапки тают, талая вода стекает обратно в море, а уровень моря повышается. Вода расширяется при нагревании, а это означает, что теплая вода имеет больший объем, чем более холодная. Это тепловое расширение воды вызывает повышение уровня моря при потеплении климата. Обратите внимание, что морской лед и айсберги вытесняют тот же объем, что и жидкая вода, поэтому только лед на суше (а не лед в воде) влияет на уровень моря. Движение континентов за многие миллионы лет также может изменить глобальный уровень моря без изменения климата. Когда соотношение мелководных морей вдоль континентальных окраин и глубоких океанских бассейнов изменяется, общий объем гигантской «ванны», в которой находятся наши океаны, меняется.

Летом в Арктике на поверхности шельфовых ледников образуются талые пруды. Эти бассейны с водой отражают солнечное излучение обратно в атмосферу, что усиливает воздействие потепления.
Предоставлено: NOAA (Джереми Мэтис).

Лед и снег

Сезонные и долгосрочные накопления (или потери) льда и снега влияют на климат несколькими способами. Большие пакеты со льдом, полярные шапки и ледники действуют как «резервуары холода», которые могут препятствовать потеплению районов в летнее время. Ярко-белый снежно-ледяной покров отражает солнечный свет, подавляя согревающее воздействие солнечных лучей на ландшафт или поверхность океана.Таяние льда и снега весной или во время потепления климата приводит к набуханию рек из-за стока и впрыскиванию пресной воды в соленые океаны, изменяя течения, обусловленные разницей в плотности между пресной и соленой водой. Ученые измеряют толщину и географическую протяженность морского льда, глубину ледяных щитов Антарктиды и Гренландии, а также размер и скорость движения ледников. Они измеряют глубину снежного покрова, альбедо (яркость) снега и льда, скорость откола ледников, когда они сбрасывают айсберги в море, и скорость таяния этих айсбергов, когда они дрейфуют в более теплые воды.

Косвенные свидетельства прошлого климата

Климат Земли варьируется от места к месту, но он также меняется во времени. Палеоклиматологи изучают климат прошлого, чтобы лучше предсказать, как наш климат может измениться в будущем. Климатические данные, собираемые с помощью инструментов, начали собирать только в самые последние века. Подробные записи глобальной температуры на основе термометров не начинаются до 1850 года. Письменные отчеты о климате, такие как записи о засухах, наводнениях, аномальной жаре или похолоданиях, насчитывают несколько тысяч лет. Однако климатическая история Земли насчитывает миллиарды лет.

Это часть ледяного керна с горы Хантер, Аляска. Грязный лед означает, что эта часть образца взята с самого дна ледника, прямо над коренной породой.
Предоставлено: NOAA (Майк Вашкевич)

Палеоклиматические прокси

Чтобы понять, как менялся климат до появления письменной истории, ученые ищут подсказки в косвенных палеоклиматических записях. Хотя не существует прямых способов измерения температуры или количества осадков в далеком прошлом, существует множество природных явлений, на которые напрямую влияет климат, которые можно измерить. Температура и осадки влияют на скорость роста деревьев, и, таким образом, толщина годичных колец на стволах деревьев является косвенным индикатором климата.Снег выпадает в полярных регионах, откладывая слои различной толщины, которые можно увидеть в образцах ледяных кернов, а также захватывая во льду крошечные пузырьки атмосферных газов возрастом до сотен тысяч лет. Реки, набухшие от талых вод весеннего стока, несут наносы вниз по течению, откладывая их слоями, которые говорят нам о скорости течения и, следовательно, о глубине снежного покрова. Эти и многие другие природные явления дают нам представление о климате прошлого.

Поскольку данные могут лишь косвенно рассказать нам о климате прошлого, мы называем эти индикаторы прокси-записями. Необходимо проявлять осторожность, чтобы извлечь климатические данные из косвенных записей, проявляя осторожность в наших интерпретациях, поскольку мы отмечаем связанные с этим неопределенности. Тем не менее, такие прокси-записи могут многое рассказать нам о невероятно долгой климатической истории нашей планеты.

© 2021 UCAR с частями, адаптированными из Windows для Вселенной (© 2009 NESTA)