Климатический центр Флориды

«Потепление климатической системы однозначно, как теперь видно из наблюдений за повышением средней глобальной температуры воздуха и океана, повсеместным таянием снега и льда и повышением среднего глобального уровня моря.

-Четвертая оценка Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК)

Изменение климата против глобального потепления

«Изменение климата» относится к изменению глобального или регионального климата Земли с течением времени. Он описывает изменения в атмосфере во временных масштабах от недель до десятилетий и миллионов лет. Эти изменения могут быть вызваны естественными процессами внутри Земли, такими как дрейф континентов, который влияет на океанские течения, внешними силами, такими как колебания интенсивности солнечного света, или деятельностью человека. «Глобальное потепление» стало обозначать повышение средней глобальной температуры под влиянием увеличения концентрации парниковых газов без учета других факторов, которые могут вызвать изменение климата.

Естественные долговременные изменения происходят в ответ на колебания количества солнечной энергии, достигающей Земли, изменение океанских течений, образование или исчезновение ледяных щитов и многие другие причины. Глобальный климат также естественным образом меняется в зависимости от краткосрочных явлений, таких как извержения вулканов, которые отправляют частицы, блокирующие солнце, в стратосферу для охлаждения Земли, или явление в Тихом океане, известное как Эль-Ниньо, которое влияет на глобальные ветры, осадки, температуру. , и другие климатические особенности за тысячи километров.

Помимо этих естественных причин изменчивости климата, деятельность человека во многом влияет на климат. Изменения в землепользовании, такие как орошение исторически полузасушливых районов для сельскохозяйственных угодий, мощение и развитие обширных городских территорий, осушение водно-болотных угодий и выбросы парниковых газов или аэрозолей в атмосферу — все это деятельность человека, которая может повлиять на климатическую систему Земли.Возможно, наиболее значительным антропогенным влиянием сегодня является повышение уровня парниковых газов в атмосфере, в том числе двуокиси углерода (CO2), метана (CH4) и оксидов азота (NOx), которые способствуют общему потеплению нашей планеты (рис. 1). .

Фигура 1. Глобальные температурные сдвиги за последние 140 лет. Нулевая линия представляет среднюю температуру за 30 лет с 1961 по 1990 год, которую Всемирная метеорологическая организация определила как основу для климатологии. Источник: Четвертая оценка Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Наука о парниковых газах и изменении климата

Большая часть СО₂ то, что мы выбрасываем в атмосферу, является побочным продуктом использования энергии, будь то сжигание топлива для транспорта, выработка электроэнергии или другие цели. Сжигание ископаемого топлива выбрасывает углекислый газ в атмосферу, увеличивая содержание углерода в атмосфере и изменяя ранее существовавший баланс парниковых газов.

Парниковые газы, включая CO₂, обладают свойством сохранять в атмосфере больше тепловой энергии по мере увеличения их концентрации в атмосфере. Водяной пар является самым важным парниковым газом на Земле. Водяной пар и облака вызывают большую часть парникового эффекта Земли, на их долю приходится около 90% всей теплоудерживающей способности атмосферы. Два основания для вывода о том, что деятельность человека способствовала недавним тенденциям изменения климата: 1) наблюдения за тем, что атмосферный CO₂ концентрации увеличились примерно с 280 частей на миллион (ppm) до почти 400 ppm за последние 150 лет, в то время как глобальные средние температуры повысились примерно на 1,25 ° по Фаренгейту (° F), хотя температура по сравнению с CO₂ корреляция не идеальна, и 2) научные теории физики атмосферы и теплообмена. Это повышение средней глобальной температуры отследило увеличение содержания CO.₂ выбросы от сжигания ископаемого топлива, вырубки лесов и других источников, что подтверждает гипотезу, сформулированную ученым-физиком Гаем Стюартом Каллендаром в 1930 году о том, что CO₂ выбросы могут усилить парниковый эффект.

Фигура 2. Атмосферный CO₂ концентрации, измеренные по ледяным кернам и прямым измерениям. Источник: Четвертая оценка Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Исторические климатические тенденции на юго-востоке США

«Глобальное потепление» относится к средней температуре всей атмосферы Земли. Тем не менее, в пределах этого глобального среднего значения происходит значительная региональная и сезонная вариация. Большая часть недавнего потепления была измерена в северном полушарии, особенно над северной Канадой и Сибирью, с меньшим потеплением в тропиках и субтропиках.

Климатические данные из трех штатов: Алабамы, Джорджии и Флориды показывают, что среднегодовые температуры сильно колеблются из года в год (рис. 3). Относительно теплые периоды были в 1930-х, 1950-х и в последнее десятилетие, тогда как 1970-е были относительно прохладными.

Рисунок 3. Среднегодовые температуры для Алабамы, Флориды и Джорджии с 1895 по 2006 год. Источник: Национальный центр климатических данных, NOAA.

Во всех долгосрочных записях температуры такие факторы, как смена приборов, перемещение станций, изменения времени наблюдения и изменения экспозиции, могут привносить искусственные скачки или тренды в записи данных. Из-за эффекта острова тепла метеостанции, расположенные недалеко от городов, показывают более высокие температуры, чем близлежащие сельские районы. Анализ многолетних данных во Флориде показывает, что на большинстве сельских метеостанций наблюдалась тенденция к похолоданию средних температур, в то время как на близлежащих городских территориях наблюдалась тенденция к потеплению. Большие площади Алабамы и Джорджии, которые использовались для выращивания пропашных культур (кукуруза и хлопок), были засажены лесами, что могло привести к чистому охлаждению местной окружающей среды.Большинство глобальных или даже региональных анализов температуры (например, на Рисунке 3) не могут учитывать эти факторы, характерные для конкретных мест.

Осадки являются одними из наиболее важных климатических переменных для сельского хозяйства и управления водными ресурсами. С 1895 года годовое общее количество осадков в трех юго-восточных штатах демонстрирует большую изменчивость от года к году, при этом количество осадков увеличилось примерно на 10% для всех трех штатов за последнее столетие (рис. 4). Средние значения общего годового количества осадков по штатам и регионам скрывают значительные различия между округами и даже внутри них, а также различия во времени выпадения осадков в течение каждого года. На общее количество осадков на юго-востоке сильно влияют тропические штормы. Одним заметным изменением за последнее столетие является увеличение частоты осадков в два дюйма и более. Хотя эти штормы увеличивают общее годовое количество осадков, они менее полезны для сельского хозяйства, чем более мелкие осадки, равномерно распределенные в течение вегетационного периода.

Рисунок 4. Годовое общее количество осадков в среднем для Алабамы, Флориды и Джорджии с 1895 по 2006 год. Источник: Национальный центр климатических данных, NOAA.

Изменение климата и ураганы

Особое значение для юго-востока имеет возможное изменение частоты или интенсивности ураганов. Наука в настоящее время находится в противоречии: некоторые исследования показывают увеличение частоты и интенсивности атлантических ураганов, а другие показывают, что частота штормов соответствует 30-50-летнему циклу, связанному с изменениями океанских течений. Недавние заявления о том, что частота ураганов увеличилась, могут просто отражать лучшее обнаружение штормов в постспутниковую эпоху. На рис. 5 показано ежегодное количество ураганов и тропических штормов в Атлантическом бассейне с 1855 г. Несколько периодов повышенной активности можно наблюдать в конце 1800-х, 1930-х, 1950-х и с 1995 по 2005 гг. Относительно неактивные периоды произошли примерно в 1920, 1970 и 1985 годах.Существует общая тенденция к увеличению активности за весь период, но является ли это реальным или просто артефактом плохого обнаружения штормов до разведки самолетов или спутников, является предметом интенсивных дискуссий.

Рисунок 5. Количество ураганов и тропических штормов в Атлантическом бассейне с 1850 по 2005 год. Источник: Национальный центр климатических данных, NOAA.

Прогноз частоты и интенсивности ураганов очень ненадежен, отчасти потому, что компьютерные модели, имитирующие будущий климат, не в состоянии определить отдельные штормы. Простая теория состоит в том, что потепление планеты приведет к повышению температуры поверхности моря, что подпитывает ураганы, тем самым вызывая больше и сильнее штормов. Другие исследования показывают, что потепление приведет к большему количеству явлений Эль-Ниньо, которые препятствуют развитию ураганов. Климатологи усердно работают над устранением этих несоответствий, но сейчас слишком много неопределенности, чтобы предсказать, как изменение климата повлияет на ураганы.

Каковы климатические прогнозы для юго-востока США?

Прогнозирование погоды и климата не является точной наукой. Прогнозы изменения климата основаны на моделях климата, представляющих собой сложные компьютерные программы, которые пытаются описать, как атмосфера будет вести себя во времени в ответ на воздействующие на нее силы. Компьютерные модели пытаются имитировать, как климатические переменные могут реагировать на парниковые газы и другие предполагаемые результаты деятельности человека в течение следующих 100 лет. Согласно отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2007 год, эти модели показывают, что к 2099 году глобальные средние приземные температуры могут подняться где-то на 3–7 °F.

История показала, что глобальное повышение температуры распределяется неравномерно. По этой причине нельзя просто добавить от 3 ° F до 7 ° F к существующей температуре на юго-востоке для представления о будущем климате.Что еще более важно, изменение климата, вероятно, повлияет не только на среднюю температуру, но и на возникновение экстремальных явлений и изменчивость температуры во времени и пространстве. Однако мы знаем, что засухи, наводнения, аномальная жара и бури, вероятно, станут более частыми и/или сильными.

Еще одно влияние изменения климата — на высоту уровня моря. По мере повышения средней глобальной температуры океана вода в океане расширяется, а уровень моря повышается. По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата, к 2099 году уровень моря поднимется с 8 до 23 дюймов. На юго-востоке уровень моря неуклонно повышался в течение последних 100 лет со скоростью 8,5 дюймов в столетие без видимого ускорения, хотя и относительного. Повышение уровня моря неодинаково на юго-востоке.

Подводя итог, можно сказать, что климат Юго-Востока уже меняется и, вероятно, продолжит меняться в ближайшие десятилетия. Хотя масштабы этих изменений все еще неясны и частично зависят от действий человека, мы должны уже сейчас готовиться к вызовам, связанным с изменением климата, путем повышения эффективности общества, сокращения выбросов парниковых газов, выявления уязвимых слоев общества и развития адаптации. стратегии.