أكثر

5.3: دليل على ارتفاع درجات الحرارة - علوم الأرض


قياسات درجات حرارة الهواء وسطح الأرض وسطح البحر

إذا أراد المرء إثبات قضية الاحتباس الحراري ، فلماذا لا نبدأ بما هو واضح ومعرفة ما يجب أن تقوله قياسات درجة الحرارة الأخيرة؟ يوضح الرسم البياني أدناه قياسات درجة الحرارة لسطح المحيط والغلاف الجوي السفلي والأرض معًا. لاحظ أن معدل الزيادة يزداد بشكل أسرع ، حيث أن الملاءمة لنقاط البيانات للمقاييس الزمنية الأقصر تكون أكثر حدة (قارن انحدار الخط الأحمر الذي يناسب البيانات على مدار الـ 150 عامًا الماضية بميل الخط الأصفر الذي يناسب البيانات على مدى السنوات الخمس والعشرين الماضية).

الائتمان: الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ الفريق العامل 1 ipcc-wg1.ucar.edu/wg1/FAQ/wg1_faq-3.1.html

المتوسط ​​العالمي السنوي لدرجات الحرارة المرصودة (النقاط السوداء) جنبًا إلى جنب مع النوبات البسيطة للبيانات. يُظهر المحور الأيسر حالات شاذة بالنسبة لمتوسط ​​1961 إلى 1990 ويظهر المحور الأيمن درجة الحرارة الفعلية المقدرة (درجة مئوية). الاتجاه الخطي يناسب آخر 25 سنة (أصفر) ، 50 (برتقالي) ، 100 (أرجواني) ، و 150 سنة (أحمر) موضحة ، وتتوافق مع 1981 إلى 2005 ، 1956 إلى 2005 ، 1906 إلى 2005 ، 1856 إلى 2005 ، على التوالى. لاحظ أنه بالنسبة للفترات الأخيرة الأقصر ، يكون المنحدر أكبر ، مما يشير إلى تسارع الاحترار. المنحنى الأزرق هو تصوير سلس لالتقاط الاختلافات العقدية. لإعطاء فكرة عما إذا كانت هناك نطاقات خطأ ذات مغزى من 5 إلى 95٪ (أزرق فاتح) حول هذا الخط (وفقًا لذلك ، تتجاوز القيم السنوية هذه الحدود). تشير النتائج المستمدة من النماذج المناخية المدفوعة بالتأثيرات الإشعاعية المقدرة للقرن العشرين إلى أنه كان هناك تغير طفيف قبل حوالي عام 1915 وأن جزءًا كبيرًا من التغيير في أوائل القرن العشرين قد ساهم بشكل طبيعي بما في ذلك تغيرات الإشعاع الشمسي ، والبراكين ، والطبيعية. تقلبية. من حوالي عام 1940 إلى عام 1970 ، أدى التصنيع المتزايد بعد الحرب العالمية الثانية إلى زيادة التلوث في نصف الكرة الشمالي ، مما ساهم في التبريد وزيادة ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى التي تهيمن على الاحترار الملحوظ بعد منتصف السبعينيات.

تذكر أن متوسط ​​درجة الحرارة السنوية الإجمالية لشيء ضخم ، مثل المحيط أو سطح الأرض ، لا يرتبط ارتباطًا مباشرًا بأنماط الطقس اليومية. لذلك ، حتى ما يبدو أنه زيادة متواضعة أقل من درجة مئوية كاملة على مدى عشرين عامًا يمكن أن يكون له تأثير كبير على مناخ العالم.

القياسات من الآبار

تذكر من مناقشتنا لتدفق الحرارة في درس نيو مدريد أن الأرض هي باعث مستمر للحرارة ، سواء من الحرارة الأصلية لتكوين الكوكب ومن تحلل العناصر المشعة. يصف التدرج الحراري الأرضي معدل زيادة درجة حرارة الجزء الداخلي من الكوكب كدالة للعمق ويمكن الاستدلال عليه من الحسابات الجيوكيميائية النظرية ، وكذلك سرعة الموجة الزلزالية. يبلغ متوسط ​​التدرج الحراري الأرضي للأرض حوالي 15-25 درجة مئوية لكل كيلومتر. هذا يعتمد على البيئة التكتونية ، كما رأينا في درس نيو مدريد.

تُستخدم الآبار المُجهزة لقياس تدفق الحرارة على السطح (بضعة كيلومترات علوية أو نحو ذلك) وتُظهر عمومًا انحرافًا سلبيًا عن التدرج الحراري الأرضي في المائة متر العليا من باطن الأرض لأن فقدان الحرارة يكون أكبر عندما يكون الاختلاف في درجة الحرارة أكبر - عند السطح. هذا يؤدي إلى علاقة درجة الحرارة مقابل العمق ينبغي تبدو مثل الخطوط الحمراء في الشكل أدناه. في الواقع ، تظهر الآبار بشكل متزايد أدلة على الاحترار الأخير على سطح الأرض. في الشكل أدناه ، قياسات درجة الحرارة الفعلية هي النقاط السوداء والخطوط الحمراء مجرد رسم تخطيطي. تظهر النقاط السوداء انحرافًا إيجابيًا عن التدرج الحراري الأرضي المتوقع. تشير الملامح المرصودة إلى ارتفاع درجة الحرارة ، ويشير عمق المنعطف إلى ارتفاع درجة الحرارة في المائة عام الماضية.

الشكل مقتبس من Pollack and Huang ، 2000 ، إعادة بناء المناخ لدرجات الحرارة الجوفية ، Annu. القس خطة الأرض. علوم., 28, 339–65.

قياسات درجة الحرارة (النقاط السوداء) ورسم تخطيطي لملف درجة الحرارة الجوفية المتوقعة (المنحنيات الحمراء) في ثلاثة آبار في شرق كندا. الانحناء في الأجزاء العلوية من الملامح هو استجابة ، جزئيًا على الأقل ، للتغيرات في درجات الحرارة على السطح. الزيادة الخطية في درجة الحرارة مع العمق في الأجزاء العميقة من الثقوب هي التدرج الحراري الجوفي غير المضطرب.


5.3: دليل على ارتفاع درجات الحرارة - علوم الأرض

على مدار تاريخها الطويل ، كانت الأرض دافئة وباردة مرارًا وتكرارًا. لقد تغير المناخ عندما تلقى الكوكب أكثر أو أقل من ضوء الشمس بسبب التحولات الطفيفة في مداره ، أو تغير الغلاف الجوي أو السطح ، أو عندما اختلفت طاقة الشمس و rsquos. ولكن في القرن الماضي ، بدأت قوة أخرى في التأثير على مناخ الأرض و rsquos: البشرية

كيف يقارن هذا الاحترار بالتغيرات السابقة في مناخ الأرض و rsquos؟ كيف يمكننا التأكد من أن غازات الاحتباس الحراري التي يطلقها الإنسان هي التي تسبب الاحتباس الحراري؟ كم ستكون حرارة الارض اكثر؟ كيف ستستجيب الأرض؟ ربما تكون الإجابة على هذه الأسئلة أهم تحد علمي في عصرنا.

ما هو الاحتباس الحراري؟

الاحتباس الحراري هو الزيادة السريعة غير المعتادة في متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض و rsquos خلال القرن الماضي ويرجع ذلك أساسًا إلى غازات الدفيئة المنبعثة عندما يحرق الناس الوقود الأحفوري. ارتفع متوسط ​​درجة حرارة السطح العالمية 0.6 إلى 0.9 درجة مئوية (1.1 إلى 1.6 درجة فهرنهايت) بين عامي 1906 و 2005 ، و معدل تضاعف ارتفاع درجة الحرارة تقريبًا في الخمسين عامًا الماضية. درجات الحرارة من المؤكد أن ترتفع أكثر.

على الرغم من الصعود والهبوط من سنة إلى أخرى ، فإن متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض آخذ في الارتفاع. بحلول بداية القرن الحادي والعشرين ، كانت درجة حرارة الأرض ورسكووس أعلى بحوالي 0.5 درجة مئوية فوق المتوسط ​​طويل المدى (1951 & ndash1980). (رقم ناسا مقتبس من معهد جودارد لتحليل درجة حرارة السطح لدراسات الفضاء.)

تأثير الاحتباس الحراري الطبيعي Earth & rsquos

تبدأ درجة حرارة الأرض ورسكووس مع الشمس. ما يقرب من 30 في المائة من ضوء الشمس الوارد ينعكس مرة أخرى في الفضاء عن طريق الأسطح الساطعة مثل السحب والجليد. من 70 في المائة المتبقية ، تمتص الأرض والمحيطات معظمها ، ويمتص الغلاف الجوي الباقي. تعمل الطاقة الشمسية الممتصة على تسخين كوكبنا.

عندما تكون الصخور والهواء والبحار دافئة ، فإنها تشع & ldquoheat & rdquo الطاقة (الأشعة تحت الحمراء الحرارية). من السطح ، تنتقل هذه الطاقة إلى الغلاف الجوي حيث يتم امتصاص الكثير منها بواسطة بخار الماء وغازات الاحتباس الحراري طويلة العمر مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان.

عندما تمتص الطاقة المشعة من سطح الأرض و rsquos ، تتحول جزيئات المياه الدقيقة أو غازات الاحتباس الحراري إلى سخانات صغيرة و [مدش] مثل الطوب في الموقد ، فإنها تشع الحرارة حتى بعد اندلاع الحريق. يشعون في كل الاتجاهات. تعمل الطاقة التي تشع مرة أخرى باتجاه الأرض على تسخين كل من الغلاف الجوي السفلي والسطح ، مما يعزز التسخين الناتج عن أشعة الشمس المباشرة.

هذا الامتصاص والإشعاع للحرارة بواسطة الغلاف الجوي و [مدش] تأثير الدفيئة الطبيعية و [مدش] مفيدة للحياة على الأرض. إذا لم يكن هناك تأثير لظاهرة الاحتباس الحراري ، فسيكون متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض ورسكووس شديد البرودة -18 درجة مئوية (0 درجة فهرنهايت) بدلاً من 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) المريحة اليوم.

انظر المناخ والأرض وميزانية الطاقة rsquos لقراءة المزيد حول كيفية قيام ضوء الشمس بتغذية مناخ الأرض و rsquos.

تأثير الاحتباس الحراري المعزز

ما يثير قلق العلماء الآن هو أنه على مدى الـ 250 عامًا الماضية ، كان البشر يرفعون بشكل مصطنع تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي بمعدل متزايد باستمرار ، غالبًا عن طريق حرق الوقود الأحفوري ، ولكن أيضًا عن طريق قطع الغابات التي تمتص الكربون. منذ أن بدأت الثورة الصناعية حوالي عام 1750 ، زادت مستويات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 38 بالمائة تقريبًا اعتبارًا من عام 2009 وزادت مستويات الميثان بنسبة 148 بالمائة.

تزامنت الزيادات في تركيزات ثاني أكسيد الكربون (أعلى) والميثان (القاع) مع بداية الثورة الصناعية في حوالي عام 1750. تظهر القياسات المأخوذة من نوى الجليد في القطب الجنوبي (الخطوط الخضراء) جنبًا إلى جنب مع قياسات الغلاف الجوي المباشرة (الخطوط الزرقاء) زيادة كلا الغازين متأخر، بعد فوات الوقت. (الرسوم البيانية لوكالة ناسا لروبرت سيمون ، بناءً على بيانات من NOAA علم المناخ القديم ومختبر أبحاث نظام الأرض.)

يحتوي الغلاف الجوي اليوم على المزيد من جزيئات غازات الاحتباس الحراري ، لذلك ينتهي الأمر بامتصاص المزيد من طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من السطح بواسطة الغلاف الجوي. نظرًا لأن بعض الطاقة الإضافية من الغلاف الجوي الأكثر دفئًا تشع مرة أخرى إلى السطح ، فإن درجة حرارة سطح الأرض و rsquos ترتفع. من خلال زيادة تركيز غازات الدفيئة ، نجعل الغلاف الجوي للأرض و rsquos صوبة أكثر كفاءة.


2. الاحتباس الحراري وأعاصير المحيط الأطلسي

أ- العلاقات الإحصائية بين الأعاصير والأعاصير

تُظهر السجلات المرصودة لنشاط الإعصار الأطلسي بعض الارتباط ، على نطاقات زمنية متعددة السنوات ، بين درجات حرارة سطح البحر الأطلسي المداري المحلي (SSTs) ومؤشر تبديد الطاقة (PDI) - انظر على سبيل المثال الشكل 3 في موقع مؤشرات المناخ لوكالة حماية البيئة. PDI هو مقياس إجمالي لنشاط الأعاصير في المحيط الأطلسي ، يجمع بين تواتر الأعاصير وشدتها ومدتها في مؤشر واحد. ارتفعت كل من درجات حرارة سطح البحر الأطلسي و PDI بشكل حاد منذ السبعينيات ، وهناك بعض الأدلة على أن مستويات PDI في السنوات الأخيرة أعلى مما كانت عليه في حقبة إعصار الأطلسي النشطة السابقة في الخمسينيات والستينيات.

ربطت دراسات الكشف / الإسناد القائمة على نموذج لتغير المناخ زيادة درجات حرارة سطح البحر في المحيط الأطلسي بزيادة غازات الاحتباس الحراري ، لكن الروابط المقترحة بين زيادة غازات الاحتباس الحراري والإعصار PDI أو تواترها استندت إلى الارتباطات الإحصائية. يشير الارتباط الإحصائي بين إعصار المحيط الأطلسي PDI و SST الأطلسي على الأقل إلى إمكانية وجود تأثير بشري كبير على الأعاصير الأطلسية. إذا تم استخدام هذه العلاقة الإحصائية بين درجات حرارة سطح البحر المدارية في المحيط الأطلسي ونشاط الإعصار لاستنتاج التغيرات المستقبلية في نشاط إعصار المحيط الأطلسي ، فإن النتائج تكون واقعية: الزيادات الكبيرة في درجات حرارة سطح البحر الأطلسية المدارية المتوقعة في أواخر القرن الحادي والعشرين ستعني زيادات كبيرة جدًا في إمكانية تدمير الأعاصير- ما يقرب من 300 ٪ زيادة في PDI بحلول عام 2100 (الشكل 1 أ).

من ناحية أخرى ، لاحظ Swanson (2008) وآخرون أن تبديد قوة الإعصار الأطلسي يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بمؤشرات SST الأخرى إلى جانب درجة حرارة سطح البحر الأطلسية المدارية وحدها ، ولا سيما مع مؤشرات SST الأطلسية بالنسبة إلى المتوسط ​​المداري SST (مثل الشكل 1 ب من Vecchi وآخرون ، 2008). هذا في الواقع تمييز حاسم ، لأنه في حين أن العلاقة الإحصائية بين الأعاصير الأطلسية و SST المحلية الموضحة في اللوحة العلوية من الشكل 1 تشير إلى زيادات كبيرة جدًا في نشاط إعصار المحيط الأطلسي (PDI) بسبب الاحترار الدفيئة في القرن الحادي والعشرين ، فإن البديل العلاقة الإحصائية بين PDI ومقياس درجة حرارة سطح البحر النسبي الموضح في اللوحة السفلية من الشكل 1 ستشير فقط إلى اتجاهات مستقبلية متواضعة طويلة الأجل لنشاط إعصار المحيط الأطلسي (PDI) مع ارتفاع درجة حرارة الاحتباس الحراري. في الحالة الأخيرة ، لا يتغير مقياس درجة حرارة سطح البحر النسبي البديل في اللوحة السفلية كثيرًا خلال القرن الحادي والعشرين ، حتى مع توقعات الاحترار الأطلسي الكبيرة من النماذج المناخية ، لأنه ، بشكل حاسم ، الاحترار المتوقع للمحيط الأطلسي المداري في النماذج لا يختلف كثيرًا عن المتوقع للمناطق الاستوائية ككل.

والسؤال الرئيسي إذن هو: أي من سيناريوهين المستقبل الأطلسي لإعصار المحيط الأطلسي المستنتج من العلاقات الإحصائية في الشكل 1 هو الأكثر احتمالا؟ لمحاولة الحصول على نظرة ثاقبة حول هذا السؤال ، حاولنا أولاً تجاوز

سجل تاريخي لمدة 50 عامًا لأعاصير المحيط الأطلسي و SST لفحص سجلات أطول لنشاط العواصف الاستوائية الأطلسية والثاني لفحص النماذج الديناميكية لنشاط الأعاصير الأطلسية في ظل ظروف الاحتباس الحراري. تتم مناقشة هذه الأساليب المنفصلة أدناه.

باء - تحليل سجلات الأعاصير والعواصف المدارية الأطلسية على نطاق قرن

للحصول على مزيد من المعلومات حول هذه المشكلة ، حاولنا تحليل سجلات أطول (& gt 100 yr) لنشاط إعصار الأطلسي. إذا تسبب الاحتباس الحراري في زيادة كبيرة في نشاط الأعاصير الأطلسية ، فإن الزيادة التي حدثت على مدار القرن في درجات حرارة سطح البحر في المحيط الأطلسي منذ أواخر القرن التاسع عشر كان من المفترض أن تؤدي إلى ارتفاع طويل الأجل في مقاييس نشاط الأعاصير في المحيط الأطلسي ، على غرار تلك التي لوحظت بالنسبة لدرجة الحرارة العالمية ، على سبيل المثال .

تظهر السجلات الحالية لأرقام العواصف الاستوائية أو الأعاصير السابقة في المحيط الأطلسي (1878 حتى الوقت الحاضر) في الواقع اتجاهًا تصاعديًا واضحًا ، والذي يرتبط أيضًا بارتفاع درجات حرارة سطح البحر (على سبيل المثال ، انظر المنحنى الأزرق في الشكل 4 أو Vecchi and Knutson 2008). ومع ذلك ، كانت كثافة الإبلاغ عن حركة السفن فوق المحيط الأطلسي قليلة نسبيًا خلال العقود الأولى من هذا السجل ، بحيث إذا حدثت عواصف من العصر الحديث (ما بعد 1965) افتراضيًا خلال تلك العقود السابقة ، فمن المحتمل ألا يكون هناك عدد كبير من العواصف. تمت ملاحظتها بشكل مباشر من قبل شبكة الفرص القائمة على السفن & # 8220 المراقبة. & # 8221 وجدنا أنه بعد التعديل لمثل هذا العدد التقديري للعواصف المفقودة ، لا يزال هناك اتجاه تصاعدي صغير إيجابي اسميًا في حدوث العواصف المدارية من عام 1878- 2006. تشير الاختبارات الإحصائية إلى أن هذا الاتجاه هو
لا يمكن تمييزه بشكل كبير عن صفر (الشكل 2). بالإضافة إلى ذلك ، لاندسي وآخرون. (2010) لاحظ أن الاتجاه المتصاعد في أعداد العواصف الاستوائية في المحيط الأطلسي يرجع بالكامل تقريبًا إلى الزيادات في العواصف قصيرة الأمد (& lt2 day) وحدها. كان من المرجح بشكل خاص أن يتم التغاضي عن مثل هذه العواصف قصيرة العمر في الأجزاء السابقة من السجل ، حيث كانت ستتاح لها فرصة أقل لمواجهات الصدفة مع حركة السفن.

إذا نظرنا بدلاً من ذلك إلى أعاصير حوض المحيط الأطلسي ، بدلاً من جميع العواصف الاستوائية الأطلسية ، فإن النتيجة متشابهة: كانت الأعداد المبلغ عنها من الأعاصير مرتفعة بدرجة كافية خلال الستينيات والثمانينيات من القرن التاسع عشر بحيث لا يوجد مرة أخرى اتجاه إيجابي كبير في الأرقام التي تبدأ من تلك الحقبة (الشكل 3) ، منحنى أسود ، من CCSP 3.3 (2008)). هذا بدون أي تعديل لـ & # 8220 تفويت الأعاصير & # 8221.

إن الدليل على الاتجاه التصاعدي يكون أضعف إذا نظرنا إلى الأعاصير التي تهبط في الولايات المتحدة ، والتي تظهر حتى اتجاهًا سلبيًا طفيفًا يبدأ من عام 1900 أو من أواخر القرن التاسع عشر (الشكل 3 ، المنحنى الأزرق). يعد تكرار سقوط الأعاصير أقل شيوعًا من حدوثه على مستوى الحوض ، مما يعني أن سجل إعصار سقوط اليابسة في الولايات المتحدة ، على الرغم من أنه أكثر موثوقية من السجل على مستوى الحوض ، يعاني من تدهور خصائص الإشارة إلى الضوضاء لتقييم الاتجاهات.

بينما تُظهر الأعاصير الرئيسية (الشكل 3 ، المنحنى الأحمر) مزيدًا من الدلائل على الاتجاه الصعودي من أواخر القرن التاسع عشر ، تعتبر بيانات الأعاصير الرئيسية أقل موثوقية من السجلين الآخرين في الأجزاء الأولى من السجل. تُظهر الأعاصير من الفئة 4-5 زيادة ملحوظة منذ منتصف الأربعينيات (Bender et al. ، 2010) ولكن مرة أخرى ، نعتبر أن هذه البيانات تحتاج إلى تقييم دقيق لمشاكل عدم تجانس البيانات قبل قبول هذه الاتجاهات على أنها موثوقة.

يلخص الشكل 4 الوضع بالنسبة لسجلات الأعاصير الطويلة الأجل في المحيط الأطلسي والمؤشرات ذات الصلة. في حين أن متوسط ​​درجة الحرارة العالمية ودرجات حرارة سطح البحر المدارية في المحيط الأطلسي تظهر اتجاهات احترار واضحة وذات دلالة إحصائية (المنحنيات الخضراء) ، فإن سجل الأعاصير في الولايات المتحدة (المنحنى البرتقالي) لا يظهر زيادة أو نقصان كبير. يُظهر سجل عدد الأعاصير غير المعدل (المنحنى الأزرق) زيادة كبيرة في الأعاصير الأطلسية منذ أوائل القرن العشرين. ومع ذلك ، عند تعديلها بتقدير للعواصف التي بقيت في البحر والتي من المحتمل أن "ضاعت" في عصر ما قبل الأقمار الصناعية ، لم تعد هناك أي زيادة كبيرة في الأعاصير الأطلسية منذ أواخر القرن التاسع عشر (المنحنى الأحمر). في حين كانت هناك زيادات في أعداد الأعاصير التي هبطت على اليابسة في الولايات المتحدة وأعداد الأعاصير على مستوى الحوض منذ أوائل السبعينيات ، يوضح الشكل 4 أن هذه الزيادات الأخيرة لا تمثل السلوك الذي شوهد في سجلات القرن الماضي. باختصار ، لا يقدم السجل التاريخي لتواتر الأعاصير في المحيط الأطلسي دليلًا مقنعًا على زيادة كبيرة على المدى الطويل بسبب الاحتباس الحراري..

جيم - تحليل مقاييس إعصار الأطلسي الأخرى

توصلت دراسة حديثة إلى أن الزيادة الملحوظة في مقياس التكثيف السريع للإعصار الأطلسي خلال الفترة 1982-2009 أمر غير معتاد للغاية مقارنة بنموذج مناخي واحد & # 8217s (GFDL HiFLOR) لتقلب المناخ الداخلي متعدد العقود ، ويتوافق مع هذا النموذج & # 8217s توقع استجابة طويلة الأمد للتأثيرات البشرية. نتائج اكتشاف تغير المناخ موحية ولكنها ليست نهائية ، وتعتمد على قدرة نموذج HiFLOR & # 8217s لمحاكاة التباين الطبيعي مثل AMO. بالإضافة إلى ذلك ، تم استكشاف رابط التأثير البشري المنشأ في محاكاة HiFLOR بطريقة أولية للغاية. يجب اختبار المزيد من النماذج المناخية وإجراء مزيد من الأبحاث حول مصادر التباين الأطلسي متعدد العقود من أجل زيادة الثقة في تلك الاستنتاجات. لا تزال آليات التباين متعدد العقود في المحيط الأطلسي والمحاكاة في النماذج المناخية موضوعًا بحثيًا نشطًا في مجال تغير المناخ.

هناك ثقة متوسطة فيما يتعلق بمساهمة بشرية يمكن اكتشافها في الزيادات الملحوظة السابقة في هطول الأمطار الغزيرة بشكل عام فوق مناطق الأرض العالمية مع تغطية كافية للتحليل (على سبيل المثال ، IPCC AR5) وعبر الولايات المتحدة (Easterling et al. 2017) ، على الرغم من وجود تأثير بشري لم يتم اكتشافه رسميًا بسبب هطول الأمطار وحده. خلصت العديد من الدراسات الحديثة (على سبيل المثال ، Van Oldenborgh وآخرون 2017 Risser و Wehner 2017) إلى أن إجماليات هطول الأمطار الشديدة لإعصار هارفي (2017) ، على الرغم من أنها ترجع في المقام الأول إلى حركة العاصفة البطيئة فوق شرق تكساس ، من المحتمل أن تكون قد تعززت بسبب الاحترار البشري المنشأ. ماديًا ، يحتوي الغلاف الجوي الأكثر دفئًا على المزيد من بخار الماء الذي يمكن أن يعزز تقارب الرطوبة ومعدلات هطول الأمطار في أنظمة العواصف مثل الأعاصير. ركزت التحليلات الإحصائية في دراسات إعصار هارفي هذه على هطول الأمطار الشديد بشكل عام ، والذي ساهمت فيه الأعاصير ، ولكنها لم تكن تحليلات للأمطار الشديدة من الأعاصير فقط.

فيما يتعلق بسرعة انتشار العواصف ، هناك بعض الأدلة على تباطؤ حركة الأعاصير المدارية فوق الولايات المتحدة القارية خلال القرن الماضي ، لكن هذه التغييرات الملحوظة لم يتم ربطها بثقة بعد بالتغير المناخي البشري المنشأ. إذا تحركت العواصف بشكل أبطأ ، فيمكنها إسقاط كميات أكبر من الأمطار في مواقع معينة.

د- نماذج محاكاة لتأثيرات الاحتباس الحراري على أعاصير المحيط الأطلسي

تقدم نماذج المحاكاة المباشرة لنشاط الإعصار في ظل سيناريوهات تغير المناخ منظورًا آخر للمشكلة. لقد طورنا نموذجًا إقليميًا لتصغير النطاق الديناميكي للأعاصير الأطلسية واختبرناه من خلال المقارنة مع نشاط الأعاصير المرصود منذ عام 1980. ويمكن لهذا النموذج ، عند فرضه مع درجات حرارة سطح البحر الملحوظة والظروف الجوية ، إعادة إنتاج الارتفاع الملحوظ في أعداد الأعاصير بين عامي 1980 و 2012 ، جنبا إلى جنب مع الكثير من التباين بين السنوات (الشكل 5). الرسوم المتحركة التي تظهر تطور وتطور نشاط الإعصار في النموذج متاحة هنا.

بالانتقال إلى التوقعات المناخية المستقبلية ، تشير النماذج المناخية الحالية إلى أن درجات حرارة سطح البحر في المحيط الأطلسي ستدفأ بشكل كبير خلال القرن الحادي والعشرين ، وأن درجات حرارة الجزء العلوي من التروبوسفير سترتفع أكثر من درجات حرارة سطح البحر. علاوة على ذلك ، فإن معظم نماذج CMIP3 تتوقع مستويات متزايدة من قص الرياح العمودي فوق أجزاء من غرب المحيط الأطلسي المداري (انظر Vecchi and Soden 2007). يعتبر كل من الاحترار المتزايد للطبقة العليا من التروبوسفير بالنسبة للسطح وزيادة قص الرياح الرأسي من العوامل الضارة لتطور الأعاصير وتكثيفها ، بينما تفضل درجات حرارة سطح البحر الأكثر دفئًا التطور والتكثيف. لاستكشاف تأثير هذه التأثيرات الذي قد يؤدي & # 8220 إلى استبعاد & # 8221 ، يمكننا إجراء تجارب مع نموذج تصغير النطاق الإقليمي الخاص بنا.

يتوقع نموذجنا الإقليمي أن يكون إعصار الأطلسي والعواصف الاستوائية انخفض بشكل كبير في العدد، بالنسبة لمتوسط ​​تغير المناخ في القرن الحادي والعشرين الذي تتوقعه النماذج الحالية ، ولكن تم ارتفاع معدلات هطول الأمطار، ولا سيما بالقرب من مركز العاصفة. يزداد متوسط ​​شدة العواصف التي تحدث بنسبة قليلة (الشكل 6) ، بالاتفاق العام مع الدراسات السابقة باستخدام نماذج أخرى عالية الدقة نسبيًا ، وكذلك مع نظرية شدة احتمال الإعصار (Emanuel 1987).

قدر كنوتسون وتولييا (2004) الترتيب التقريبي لحجم حساسية الأعاصير لاحترار المناخ بحوالي 4٪ لكل درجة مئوية من احترار درجات حرارة سطح البحر لأقصى شدة وحوالي 12٪ لكل درجة مئوية للأمطار القريبة من العاصفة (نصف قطرها 100 كيلومتر) المعدلات (انظر أيضًا ملخص كنوتسون وتولييا (2008) هنا). تقديرات الحساسية هذه لها قدر كبير من عدم اليقين ، كتقييم لاحق لدراسات متعددة (كنوتسون وآخرون. 2010) توقعت الزيادات الإجمالية بحلول عام 2100 بحوالي 2-11٪ لكثافة الأعاصير المدارية ، وحوالي 20٪ لمعدلات هطول الأمطار القريبة من العاصفة. تستمر توقعاتنا الأخيرة في أواخر القرن الحادي والعشرين لنشاط الأعاصير في دعم فكرة زيادة الكثافة (

4٪) ومعدلات هطول الأمطار شبه العاصفة (

10 إلى 15٪) لحوض الأطلسي (كنوتسون وآخرون 2013) وكذلك لمعظم أحواض الأعاصير المدارية الأخرى (كنوتسون وآخرون 2015). رايت وآخرون. (2015) وجد زيادات متوقعة في معدلات هطول الأمطار للأعاصير المدارية التي تهبط في الولايات المتحدة باستخدام نظام النمذجة هذا.

تقودنا مراجعة الدراسات الحالية ، بما في ذلك تلك المذكورة أعلاه ، إلى استنتاج ما يلي: من المحتمل أن يتسبب الاحتباس الحراري في زيادة حدة الأعاصير في القرن المقبل على مستوى العالم ومعدلات هطول الأمطار أعلى من الأعاصير الحالية..

بالانتقال الآن إلى مسألة تواتر الأعاصير الشديدة ، فإن النموذج الإقليمي لـ Knutson et al. (2008) له قيود مهمة لأنه لا يحاكي مثل هذه الأعاصير الشديدة للغاية. على سبيل المثال ، الحد الأقصى للرياح السطحية في الأعاصير المحاكاة من هذا النموذج أقل من 50 م / ث (وهي الفئة الحدودية 3 من شدة الإعصار). علاوة على ذلك ، افترضت الدراسة المثالية التي أجراها كنوتسون وتولييا (2004) وجود الأعاصير ثم محاكاة مدى شدتها. وبالتالي ، لم تستطع تلك الدراسة معالجة السؤال المهم المتمثل في تواتر الأعاصير الشديدة.

في سلسلة من دراسات التصغير الديناميكي لحوض المحيط الأطلسي (Bender et al. 2010 Knutson et al. 2013) ، حاولنا معالجة كل من هذه القيود عن طريق السماح للنموذج الإقليمي لحوض الأطلسي من Knutson et al. (2008) توفير معلومات تواتر العواصف الشاملة ، ثم تصغير كل عاصفة فردية من دراسة النموذج الإقليمي إلى نظام التنبؤ بالأعاصير GFDL. نموذج الإعصار GFDL (مع تباعد شبكي يصل إلى 9 كم) قادر على محاكاة تواتر وشدة وهيكل الأعاصير الأكثر شدة ، مثل العواصف من الفئة 3-5 ، بشكل أكثر واقعية من المنطقة الإقليمية (شبكة 18 كم ) نموذج.

باستخدام خطوة التصغير الإضافية هذه ، يعيد نموذج إعصار GFDL إنتاج بعض الخصائص التاريخية المهمة لأعاصير المحيط الأطلسي الشديدة للغاية ، بما في ذلك توزيع سرعة الرياح وتغيير هذا التوزيع بين الفترات العقدية النشطة وغير النشطة لنشاط الإعصار (الشكل 1 من Bender et al. 2010). يدعم النموذج أيضًا فكرة جوهرية ينقص (

25٪) في العدد الإجمالي لأعاصير المحيط الأطلسي والعواصف الاستوائية مع الاحترار المناخي المتوقع في القرن الحادي والعشرين. ومع ذلك ، باستخدام إسقاطات المناخ متعددة النماذج CMIP3 و CMIP5 ، فإن نموذج الإعصار أيضًا تشير إلى أن أقصى كثافة مدى الحياة لأعاصير المحيط الأطلسي ستزداد بنحو 5٪ خلال القرن الحادي والعشرين بالاتفاق العام مع الدراسات السابقة.

The Bender et al. (2010) توقعت الدراسة زيادة كبيرة (+ 90٪) في وتيرة الأعاصير الشديدة جدًا (الفئة 4 و 5) باستخدام إسقاط متوسط ​​تغير المناخ في نموذج CMIP3 / A1B 18. لا تزال الإسقاطات المصغرة اللاحقة باستخدام سيناريوهات CMIP5 متعددة النماذج (RCP4.5) كمدخل (كنوتسون وآخرون 2013) تظهر زيادات في تواتر العواصف من الفئة 4 و 5 (الشكل 7). ومع ذلك ، كانت هذه الزيادات مهمة بشكل هامشي فقط في أوائل القرن الحادي والعشرين (+ 45٪) أو أواخر القرن الحادي والعشرين (+ 39٪) سيناريوهات CMIP5 (استنادًا إلى إصدارات النموذج GFDl و GFDN مجتمعين). خفضت تلك الدراسة أيضًا نطاق عشرة نماذج فردية CMIP3 بالإضافة إلى مجموعة النماذج المتعددة ، ووجدت أن ثلاثة من عشرة نماذج أنتجت زيادة كبيرة في عواصف الفئة 4 و 5 ، وأنتجت أربعة من النماذج العشرة انخفاضًا اسميًا على الأقل. في حين أن نتائج المجموعات متعددة النماذج ربما تكون أكثر موثوقية من نتائج النموذج الفردي ، يمكن اعتبار كل نتيجة من نتائج النموذج الفردي معقولة على الأقل في هذا الوقت. استنادًا إلى كنوتسون وآخرون. (2013) ومسح للنتائج اللاحقة من قبل مجموعات النمذجة الأخرى ، في الوقت الحالي لدينا ثقة منخفضة فقط لزيادة في عواصف الفئة 4 و 5 في المحيط الأطلسي. الثقة في زيادة عواصف الفئة 4 و 5 أعلى على النطاق العالمي ( انظر أدناه).

بالعودة إلى قضية التوقعات المستقبلية للنشاط الكلي (PDI ، كما في الشكل 1) ، بينما لا يزال هناك عدم توافق في الآراء بين الدراسات المختلفة حول كيفية تغير إعصار المحيط الأطلسي PDI ، لا يظهر أي نموذج قمنا بتحليله حساسية لإعصار المحيط الأطلسي PDI إلى احترار الدفيئة كبيرة مثل تلك التي تشير إليها علاقة المحيط الأطلسي PDI / SST المحلية الموضحة في الأشكال 1 (اللوحة العلوية). بعبارات أخرى،
هناك القليل من الأدلة من النماذج الديناميكية الحالية على أن الاحترار المناخي في القرن الحادي والعشرين سيؤدي إلى (

300٪) زيادات في أعداد العواصف الاستوائية ، أو أعداد الأعاصير ، أو PDI في المحيط الأطلسي. كما لوحظ أعلاه ، هناك بعض الدلائل من النماذج عالية الدقة على زيادات كبيرة في أعداد أعنف الأعاصير حتى لو انخفض العدد الإجمالي للعواصف الاستوائية أو الأعاصير.

أخيرًا ، يمكن للمرء أن يسأل عن حدوث زيادة كبيرة في الفئة 4-5 من الأعاصير ، كما توقعنا سابقًا Bender et al. (2010) ، من المتوقع أن تكون قابلة للاكتشاف في سجلات إعصار المحيط الأطلسي ، إذا حدثت في العالم الحقيقي. بسبب التباين الكبير بين السنوات إلى العقد لنشاط حرارة سطح البحر ونشاط الإعصار في الحوض ، يقدر بندر وآخرون (2010) أن لا يُتوقع اكتشاف تأثير بشري على الأعاصير الشديدة لعدد من العقود ، حتى بافتراض حدوث اتجاه أساسي متزايد متزايد (+ 10٪ لكل عقد). على الرغم من وجود اتجاه تصاعدي كبير منذ منتصف الأربعينيات من القرن الماضي في أرقام الفئة 4-5 المرصودة في المحيط الأطلسي ، فإن وجهة نظرنا هي أن هذه البيانات غير موثوقة لحسابات الاتجاه ، حتى يتم تقييمها بشكل أكبر لمشاكل تجانس البيانات ، مثل تلك المستحقة لتغيير ممارسات المراقبة.

هـ- التأثيرات البشرية المحتملة الأخرى على مناخ الأعاصير في المحيط الأطلسي

بصرف النظر عن ارتفاع درجة حرارة الدفيئة ، من الممكن أن تكون التأثيرات البشرية الأخرى قد ساهمت في الزيادات الملحوظة في الآونة الأخيرة في أعاصير المحيط الأطلسي. على سبيل المثال ، يفترض مان وإيمانويل (2006) أن الانخفاض في التبريد الناجم عن الهباء الجوي فوق المحيط الأطلسي في العقود الأخيرة قد يكون قد ساهم في زيادة الاحترار المداري شمال الأطلسي ، بالنسبة إلى متوسط ​​درجة الحرارة العالمية. ومع ذلك ، فإن سبب أو أسباب الاحترار المعزز الأخير للمحيط الأطلسي ، بالنسبة للأحواض الاستوائية الأخرى ، وتأثيره على الأعاصير المدارية في المحيط الأطلسي ، لا يزال غير مؤكد بدرجة كبيرة (على سبيل المثال ، Booth et al. 2012 Zhang et al. 2013 Dunstone et al. 2013 فيلاريني وفيكي 2013). يجب اعتبار عدد من العوامل البشرية والطبيعية (على سبيل المثال ، الهباء الجوي ، وغازات الدفيئة ، والنشاط البركاني ، وتقلب الطاقة الشمسية ، وتقلب المناخ الداخلي) كمساهمين محتملين ، ولا يزال العلم غير مؤكد بدرجة كبيرة في هذه المجالات. خلص تقرير التقييم الخامس للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ إلى أن هناك ثقة متوسطة في أن الحد من تأثير الهباء الجوي ساهم في الزيادة الملحوظة في نشاط الأعاصير المدارية في المحيط الأطلسي منذ السبعينيات ، لكنه لا يذكر أي تقدير لحجم المساهمة. وخلصوا أيضًا إلى أنه لا يزال من غير المؤكد ما إذا كانت هناك أي تغييرات يمكن اكتشافها في نشاط الأعاصير المدارية السابقة.

دراسة جديدة أجراها موراكامي وآخرون. (2020) نماذج وتقنيات الكشف عن بصمات الأصابع / الإسناد لاستكشاف أسباب النمط المكاني الملحوظ للتغير في تواتر العواصف الاستوائية حول العالم منذ عام 1980. بالنسبة لحوض الأطلسي ، استنتجوا أن التأثيرات الخارجية ، مثل غازات الاحتباس الحراري ، والهباء الجوي ، والانفجارات البركانية ، لعبت على الأرجح دورًا مهمًا في زيادة وتيرة العواصف الاستوائية منذ عام 1980. وقد أبلغ دانستون وآخرون عن اكتشاف مماثل للمحيط الأطلسي. (2013) باستخدام نموذج مختلف. وفقًا لهذه النماذج ، تميل التأثيرات الخارجية (بما في ذلك الهباء الجوي البشري المنشأ) إلى قمع تواتر العواصف الاستوائية في المحيط الأطلسي خلال القرن العشرين قبل الثمانينيات ، لكن تواتر العواصف زاد من الثمانينيات حتى الوقت الحاضر حيث تم تقليل تأثير القمع هذا بسبب انبعاثات الهباء الجوي النقصان. وتتوقع النماذج أيضًا ، في المحيط الأطلسي ، انخفاضًا في وتيرة العواصف الاستوائية خلال القرن القادم حيث تهيمن تأثيرات غازات الاحتباس الحراري على تأثيرات الهباء الجوي المتوقعة. من منظور آخر ، يان وآخرون. (2017) يستنتج أن التقلبات الطبيعية في دوران المحيط الأطلسي الزوالي ، وليس تغيرات الهباء الجوي ، ربما تكون قد أنتجت الكثير من الانخفاض العقدي الملحوظ في تردد الأعاصير الكبرى في المحيط الأطلسي خلال 2005-2015.

ارتفاع مستوى سطح البحر يجب أيضًا اعتباره طريقة يمكن من خلالها أن يؤثر تغير المناخ الذي يسببه الإنسان على مناخ الأعاصير في المحيط الأطلسي - أو على الأقل آثار الأعاصير على الساحل. من المتوقع أن يزداد تعرض المناطق الساحلية لفيضانات العواصف مع ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل والتنمية الساحلية ، على الرغم من أن هذا الضعف سيعتمد أيضًا على خصائص العواصف المستقبلية ، كما نوقش أعلاه. كل شيء آخر متساوٍ ، يجب أن تزيد مستويات الغمر الساحلي المرتبط بالأعاصير المدارية مع ارتفاع مستوى سطح البحر. هناك نطاقات كبيرة في توقعات القرن الحادي والعشرين لكل من خصائص إعصار المحيط الأطلسي وحجم ارتفاع مستوى سطح البحر الإقليمي على طول سواحل الولايات المتحدة. ومع ذلك ، وفقًا لتقرير الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ AR5 ، من المرجح جدًا أن يتجاوز متوسط ​​ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي خلال القرن الحادي والعشرين ذلك الذي لوحظ خلال الفترة 1971-2010 لمجموعة من سيناريوهات الانبعاثات المستقبلية.

و. موجز لأعاصير المحيط الأطلسي والاحترار العالمي

In summary, neither our model projections for the 21st century nor our analyses of trends in Atlantic hurricane and tropical storm activity support the notion that greenhouse gas-induced warming leads to large increases in either tropical storm or overall hurricane numbers in the Atlantic. While one of our modeling studies projects a large (

100%) increase in Atlantic category 4-5 hurricanes over the 21st century, we estimate that such an increase would not be detectable until the latter half of the century, and we still have only low confidence that such an increase will occur in the Atlantic basin, based on an updated survey of subsequent modeling studies by our and other groups. A recent study finds that the observed increase in an Atlantic hurricane rapid intensification metric over 1982-2009 is highly unusual compared to one climate model’s simulation of internal multidecadal climate variability, and is consistent in sign with that model’s expected long-term response to anthropogenic forcing. These climate change detection results for rapid intensification metrics are suggestive but not definitive, and more research is needed for more confident conclusions. A slowing of tropical cyclone propagation speeds over the continental U.S. has been found since 1900, but its cause remains uncertain.

Therefore, we conclude that it is premature to conclude with high confidence that increasing atmospheric greenhouse gas concentrations from human activities have had a detectable impact on Atlantic basin hurricane activity, although increasing greenhouse gases are strongly linked to global warming. (“Detectable” here means the change is large enough to be distinguishable from the variability due to natural causes.) However, there is increasing evidence that the increase in tropical storm frequency in the Atlantic basin since the 1970s has been at least partly driven by decreases in aerosols from human activity and volcanic forcing. However, this does not imply that the increase will continue into the future, as a number of models project that greenhouse gas warming will lead to future decreases in Atlantic tropical storm frequency. Anthropogenic forcing may have already caused other changes in Atlantic hurricane activity that are not yet confidently detectable due to the small magnitude of the changes or observation limitations, or due to limitations in modeling and physical understanding (e.g., aerosol effects on regional climate, uncertainties in simulation of Atlantic multidecadal variability).

We also conclude that it is likely that climate warming will cause Atlantic hurricanes in the coming century have higher rainfall rates than present-day hurricanes, and medium confidence that they will be more intense (higher peak winds and lower central pressures) on average. In our view, it is uncertain how the annual number of Atlantic tropical storms will change over the 21st century. All else equal, coastal inundation levels associated with tropical cyclones should increase with sea level rise as projected for example by IPCC AR5. These assessment statements are intended to apply to climate warming of the type projected for the 21st century by prototype IPCC mid-range warming scenarios, such as A1B or RCP4.5.

The relatively conservative confidence levels attached to our tropical cyclone projections, and the lack of a claim of detectable anthropogenic influence on tropical cyclones at this time contrasts with the situation for other climate metrics, such as global mean temperature. In the case of global mean surface temperature, the IPCC AR5 presents a strong body of scientific evidence that most of the global warming observed over the past half century is very likely due to human-caused greenhouse gas emissions.


2. How is the climate changing in the Arctic?

Arctic climate is now warming rapidly and much larger changes are projected.

2.1 Evidence of the recent warming of the Arctic is provided by: records of increasing temperatures melting glaciers, sea ice, and permafrost and rising sea levels. أكثر.

2.2 Global temperatures are expected to increase further during the 21 st century. In the Arctic, this warming is expected to be substantially greater than the global average, and the following changes are expected over the current century * :

  • The average annual temperatures are projected to rise by 3 to 7 °C (5 to 13°F), with the greatest warming occurring in the winter months
  • Precipitation is projected to increase by roughly 20%. is expected to continue to decline significantly, reflecting less solar radiation and thereby increasing regional and global warming.
  • The area of Arctic land covered by snow is expected to decrease by 10 to 20%.

These projections assume a gradual warming. However, abrupt and unexpected changes cannot be ruled out. أكثر.


Are the Effects of Global Warming Really that Bad?

Eight degrees Fahrenheit. It may not sound like much—perhaps the difference between wearing a sweater and not wearing one on an early-spring day. But for the world in which we live, which climate experts project will be at least eight degrees warmer by 2100 should global emissions continue on their current path, this small rise will have grave consequences, ones that are already becoming apparent, for every ecosystem and living thing—including us.

According to the National Climate Assessment, human influences are the number one cause of global warming, especially the carbon pollution we cause by burning fossil fuels and the pollution-capturing we prevent by destroying forests. The carbon dioxide, methane, soot, and other pollutants we release into the atmosphere act like a blanket, trapping the sun's heat and causing the planet to warm. Evidence shows that 2000 to 2009 was hotter than any other decade in at least the past 1,300 years. This warming is altering the earth's climate system, including its land, atmosphere, oceans, and ice, in far-reaching ways.

More frequent and severe weather

Higher temperatures are worsening many types of disasters, including storms, heat waves, floods, and droughts. A warmer climate creates an atmosphere that can collect, retain, and drop more water, changing weather patterns in such a way that wet areas become wetter and dry areas drier. "Extreme weather events are costing more and more," says Aliya Haq, deputy director of NRDC's Clean Power Plan initiative. "The number of billion-dollar weather disasters is expected to rise."

According to the National Oceanic and Atmospheric Administration, in 2015 there were 10 weather and climate disaster events in the United States—including severe storms, floods, drought, and wildfires—that caused at least $1 billion in losses. For context, each year from 1980 to 2015 averaged $5.2 billion in disasters (adjusted for inflation). If you zero in on the years between 2011 and 2015, you see an annual average cost of $10.8 billion.

The increasing number of droughts, intense storms, and floods we're seeing as our warming atmosphere holds—and then dumps—more moisture poses risks to public health and safety, too. Prolonged dry spells mean more than just scorched lawns. Drought conditions jeopardize access to clean drinking water, fuel out-of-control wildfires, and result in dust storms, extreme heat events, and flash flooding in the States. Elsewhere around the world, lack of water is a leading cause of death and serious disease. At the opposite end of the spectrum, heavier rains cause streams, rivers, and lakes to overflow, which damages life and property, contaminates drinking water, creates hazardous-material spills, and promotes mold infestation and unhealthy air. A warmer, wetter world is also a boon for food-borne and waterborne illnesses and disease-carrying insects such as mosquitoes, fleas, and ticks.

Higher death rates

Today's scientists point to climate change as "the biggest global health threat of the 21st century." It's a threat that impacts all of us—especially children, the elderly, low-income communities, and minorities—and in a variety of direct and indirect ways. As temperatures spike, so does the incidence of illness, emergency room visits, and death.

"There are more hot days in places where people aren't used to it," Haq says. "They don't have air-conditioning or can't afford it. One or two days isn't a big deal. But four days straight where temperatures don't go down, even at night, leads to severe health consequences." In the United States, hundreds of heat-related deaths occur each year due to direct impacts and the indirect effects of heat-exacerbated, life-threatening illnesses, such as heat exhaustion, heatstroke, and cardiovascular and kidney diseases. Indeed, extreme heat kills more Americans each year, on average, than hurricanes, tornadoes, floods, and lightning combined.

Dirtier air

Rising temperatures also worsen air pollution by increasing ground level ozone, which is created when pollution from cars, factories, and other sources react to sunlight and heat. Ground-level ozone is the main component of smog, and the hotter things get, the more of it we have. Dirtier air is linked to higher hospital admission rates and higher death rates for asthmatics. It worsens the health of people suffering from cardiac or pulmonary disease. And warmer temperatures also significantly increase airborne pollen, which is bad news for those who suffer from hay fever and other allergies.

Higher wildlife extinction rates

As humans, we face a host of challenges, but we're certainly not the only ones catching heat. As land and sea undergo rapid changes, the animals that inhabit them are doomed to disappear if they don't adapt quickly enough. Some will make it, and some won't. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change's 2014 assessment, many land, freshwater, and ocean species are shifting their geographic ranges to cooler climes or higher altitudes, in an attempt to escape warming. They're changing seasonal behaviors and traditional migration patterns, too. And yet many still face "increased extinction risk due to climate change." Indeed, a 2015 study showed that vertebrate species—animals with backbones, like fish, birds, mammals, amphibians, and reptiles—are disappearing 114 times faster than they should be, a phenomenon that has been linked to climate change, pollution, and deforestation.

More acidic oceans

The earth's marine ecosystems are under pressure as a result of climate change. Oceans are becoming more acidic, due in large part to their absorption of some of our excess emissions. As this acidification accelerates, it poses a serious threat to underwater life, particularly creatures with calcium carbonate shells or skeletons, including mollusks, crabs, and corals. This can have a huge impact on shellfisheries. Indeed, as of 2015, acidification is believed to have cost the Pacific Northwest oyster industry nearly $110 million. Coastal communities in 15 states that depend on the $1 billion nationwide annual harvest of oysters, clams, and other shelled mollusks face similar long-term economic risks.

Higher sea levels

The polar regions are particularly vulnerable to a warming atmosphere. Average temperatures in the Arctic are rising twice as fast as they are elsewhere on earth, and the world's ice sheets are melting fast. This not only has grave consequences for the region's people, wildlife, and plants its most serious impact may be on rising sea levels. By 2100, it's estimated our oceans will be one to four feet higher, threatening coastal systems and low-lying areas, including entire island nations and the world's largest cities, including New York, Los Angeles, and Miami as well as Mumbai, Sydney, and Rio de Janeiro.

There's no question: Climate change promises a frightening future, and it's too late to turn back the clock. We've already taken care of that by pumping a century's worth of pollution into the air nearly unchecked. "Even if we stopped all carbon dioxide emissions tomorrow, we'd still see some effects," Haq says. That, of course, is the bad news. But there's also good news. By aggressively reducing our global emissions now, "we can avoid a lot of the severe consequences that climate change would otherwise bring," says Haq.


5.3: Evidence for Increasing Temperatures - Geosciences

Global warming و climate change are terms for the observed century-scale rise in the average temperature of the Earth’s climate system and its related effects. [2] Multiple lines of scientific evidence show that the climate system is warming. [3] [4] [5] Although the increase of near-surface atmospheric temperature is the measure of global warming often reported in the popular press, most of the additional energy stored in the climate system since 1970 has gone into ocean warming. The remainder has melted ice and warmed the continents and atmosphere. [6] [a] Many of the observed changes since the 1950s are unprecedented over tens to thousands of years. [7] On 12 November 2015, NASA scientists reported that human-made carbon dioxide (CO2) continues to increase above levels not seen in hundreds of thousands of years: currently, about half of the carbon dioxide released from the burning of fossil fuels is not absorbed by vegetation and the oceans and remains in the atmosphere. [8] [9] [10] [11]

Global mean surface temperature change from 1880 to 2015, relative to the 1951–1980 mean. The black line is the annual mean and the red line is the 5-year running mean. Source: NASA GISS.

World map showing surface temperature trends (°C per decade) between 1950 and 2014. Source: NASA GISS.[1]

Scientific understanding of global warming is increasing. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) reported in 2014 that scientists were more than 95% certain that global warming is mostly being caused by increasing concentrations of greenhouse gases (GHG) and other human (anthropogenic) activities. [12] [13] [14] Climate model projections summarized in the report indicated that during the 21st century the global surface temperature is likely to rise a further 0.3 to 1.7 °C (0.5 to 3.1 °F) for their lowest emissions scenario using stringent mitigation and 2.6 to 4.8 °C (4.7 to 8.6 °F) for their highest. [15] These findings have been recognized by the national science academies of the major industrialized nations [16] [b] and are not disputed by any scientific body of national or international standing. [18]

Fossil fuel related carbon dioxide (CO2) emissions compared to five of the IPCC’s “SRES” emissions scenarios, published in 2000. The dips are related to global recessions. Image source: Skeptical Science.

Fossil fuel related carbon dioxide emissions over the 20th century. Image source: EPA.

Future climate change and associated impacts will differ from region to region around the globe. [19] [20] Anticipated effects include warming global temperature, rising sea levels, changing precipitation, and expansion of deserts in the subtropics. [21] Warming is expected to be greater over land than over the oceans and greatest in the Arctic, with the continuing retreat of glaciers, permafrost and sea ice. Other likely changes include more frequent extreme weather events including heat waves, droughts, heavy rainfall with floods and heavy snowfall [22] ocean acidification and species extinctions due to shifting temperature regimes. Effects significant to humans include the threat to food security from decreasing crop yields and the abandonment of populated areas due to rising sea levels. [23] [24] Because the climate system has a large inertia and CO2 will stay in the athmosphere for a long time, many of these effects will not only exist for decades or centuries, but will persist for tens of thousands of years. [25]

Possible societal responses to global warming include mitigation by emissions reduction, adaptation to its effects, building systems resilient to its effects, and possible future climate engineering. Most countries are parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), [26] whose ultimate objective is to prevent dangerous anthropogenic climate change. [27] The UNFCCC have adopted a range of policies designed to reduce greenhouse gas emissions [28] [29] [30] [31] and to assist in adaptation to global warming. [28] [31] [32] [33] Parties to the UNFCCC have agreed that deep cuts in emissions are required, [34] and that future global warming should be limited to below 2.0 °C (3.6 °F) relative to the pre-industrial level. [34] [c]

Public reactions to global warming and general fears of its effects are also steadily on the rise, with a global 2015 Pew Research Center report showing a median of 54% who consider it “a very serious problem”. There are, however, significant regional differences. Notably, Americans and Chinese, whose economies are responsible for the greatest annual CO2 emissions, are among the least concerned. [36]


5.2 Flood depth response to temporal patterns and total rainfall variability

The H–H model was run for the 18 different combinations of rainfall volumes and temporal patterns. Results are presented for the five reference locations throughout the watershed representing different land use types that are typical in a developed area as described in Table 2. The selection of the reference points essentially provides results at different sub-catchments, or different sub-models. These sub-models show the variation in catchment response to runoff generated by a variety of land use types as well as changes in how the flows move through the different storm water infrastructure.

Figure 6(a) Depth over time at Wilmes Lake (location A), which is the downstream regional reference point in Fig. 1. Depth vs. time curves are plotted for 160 mm of total rainfall over 24 h with the six temporal patterns. Panel (b) presents the variation of peak flood depth (m) at reference locations throughout the watershed (refer to Table 1) with variation of temporal patterns for a total of 160 mm of rainfall over 24 h.

Figure 6a shows the depth/time curve at Wilmes Lake (location A), which is the main regional collection point and the downstream end of the model. Each curve represents change in depth vs. time for the six temporal patterns distributing the same total rainfall volume of 160 mm. The differences in shape, peak flood depth and the time to peak illustrate the variability in catchment response that can result purely due to variation in rainfall pattern during a storm event. A striking result is the approximately 1.3 m variation in flood depth at Wilmes Lake purely due to variation in how the rain falls within the duration of the storm. The highest flood depth curve is a result of the most intense storm event pattern, which is the Q1–10 distribution. The depth at Wilmes Lake rises quickly during the Q1–10 event but the peak flood depth still occurs within the 40–60 h band, similar to the other rainfall patterns. The high intensity of the Q1–10 pattern can overwhelm local conveyance and storage structures, resulting in overflows that flush down to the low-lying areas rapidly, causing the water level at the lake to rise. Note that the next highest peak flood level results from the Q3 pattern, which has the majority of the precipitation loaded in the latter half of the storm event. Comparison of the total runoff volume generated during each model run for the catchment between Q1–50 and Q3–50 temporal patterns shows a 9.5 % increase (refer to Table S4) for the same 50-year (160 mm in 24 h) storm event. A third quartile rainfall pattern can result in higher runoff volume as the soil saturates and infiltration rates are reduced and can cause worse flooding as local storage structures and ponds fill up by the time the bulk of the storm occurs. The results for the Q-3 patterns suggest that regional storage facilities such as Wilmes Lake within the SWWD are more sensitive to the runoff volume than the instantaneous peak flow rate, and thereby more sensitive to end-loaded temporal patterns during storms.

Figure 6b illustrates the same type of variation of peak flood depth due purely to the different temporal patterns at all of the reference points. Locations A, C, D and G average about 1 m in peak flood depth variation. When considering that the typical freeboard (the added elevation above the base flood elevation) used in the United States when setting the lowest open elevations for structures is 0.65 m, a 1 m variation in peak flood elevation is significant. As described in Table 1, the land use within the subcatchment that drains to location B is rural with local natural storage, whereas locations C and D have commercial land use with higher impervious land cover. This difference in land cover can explain why the variability in peak flood depth relative to changes in temporal patterns is lower at approximately 0.5 m and suggests that catchments with higher impervious surfaces have a higher sensitivity to rainfall patterns. Additionally, location F is within the storm sewer system, which suggests that variation in flow rates, or peak runoff from a catchment, does not always translate to higher variation in flood depths.

The depth vs. time curves in Fig. 6a also illustrate the value of including detailed hydraulic routing in the modeling analysis. As an example, the curves for Q1–10 and Q3–90 patterns show the difference of catchment response due to a high-intensity rainfall event that results in an initial peak flood depth resulting from overflows followed by the lagged response of the volume accumulation compared to the scenario of higher volume of runoff due to saturated soils. The variability in how the catchment responds to different temporal patterns is consistent with studies by Ball (1994) and Lambourne and Stephenson (1987). Though these studies focused primarily on the hydrologic aspect of the modeling and peak flow rates and volumes, the variation in catchment response to changes in “how it rains” is similar. The current study has the added benefit of detailed hydraulic routing and it is reasonable to assume that using only hydrologic routing, which is more common in current literature, would not have captured some of the detailed environmental hydraulics that can lead to better flood estimates in developed environments.

Figure 7Comparison of total volume of rainfall and temporal patterns' variability impact on peak flood depth. Flood depth variation due to the six different temporal patterns with 160 mm of rain compared to 110, 160 and 210 mm of total rainfall over 24 h distributed over Q1–50 and Q3–50 temporal patterns. Flood depths were standardized by subtracting the mean at each location for ease of comparison.

One of the primary questions that we set out to answer was the comparison of how it rains vs. how much it rains. For clarification, how it rains refers to the variation of temporal patterns during a storm event with the total rainfall volume within the 24 h held constant. The term “how much it rains” refers to different volumes of total rainfall within 24 h for each storm event with the temporal pattern held constant. Figure 7 makes the direct comparison between the variations of peak flood depth between how it rains and how much it rains. The range in peak depths at the reference locations indicates how the different catchments respond to variability in storm volume and pattern.

Comparison of the range of peak flood depths at locations C and D indicates a higher sensitivity to variation in how it rains as opposed to changes in how much it rains. Conversely, locations A, B and G indicate a higher range in flood depths due to changes in total rainfall volume, or how much it rains compared to changes in temporal patterns, or how it rains. Even though one can note that locations C and D receive runoff from catchments that have a majority of higher impervious land use relative to other locations, the number of data points does not allow for a statistically significant comparison of the sensitivity of impervious percentages in land use to the difference in how it rains vs. how much it rains. But it is important to note the consistency in the range of results across all the locations and the fact that how it rains has as much of an impact in the peak flood depths as how much it rains. The results in Fig. 7 clearly answer the first question presented in the introduction that temporal patterns of storms are as important as the total volume of rainfall during a storm in watershed response and flood estimation.

The results presented in Figs. 6 and 7 show that temporal patterns, or how it rains, add a degree of variability and have a significant contribution to the overall uncertainty in H–H modeling results. This is especially a concern given the evidence to date that systematic change is occurring in rainfall patterns across climate zones, making them more intense and impactful in derived flood estimations (Wasko and Sharma, 2015). The added variability has implications on the already complex nature of properly accounting for uncertainty in flood forecasts or the impacts of climate change in future flooding conditions, which can in turn have implications on how society will accept the socio-economic impacts of adaption as previously mentioned. Hence, careful consideration of how it rains and changes in how it rains have to be included in any H–H modeling framework along with the current typical practice of modeling how much it rains.


Thermal acclimation of leaf respiration of tropical trees and lianas: response to experimental canopy warming, and consequences for tropical forest carbon balance

Climate warming is expected to increase respiration rates of tropical forest trees and lianas, which may negatively affect the carbon balance of tropical forests. Thermal acclimation could mitigate the expected respiration increase, but the thermal acclimation potential of tropical forests remains largely unknown. In a tropical forest in Panama, we experimentally increased nighttime temperatures of upper canopy leaves of three tree and two liana species by on average 3 °C for 1 week, and quantified temperature responses of leaf dark respiration. Respiration at 25 °C (R25 ) decreased with increasing leaf temperature, but acclimation did not result in perfect homeostasis of respiration across temperatures. In contrast, Q10 of treatment and control leaves exhibited similarly high values (range 2.5-3.0) without evidence of acclimation. The decrease in R25 was not caused by respiratory substrate depletion, as warming did not reduce leaf carbohydrate concentration. To evaluate the wider implications of our experimental results, we simulated the carbon cycle of tropical latitudes (24°S-24°N) from 2000 to 2100 using a dynamic global vegetation model (LM3VN) modified to account for acclimation. Acclimation reduced the degree to which respiration increases with climate warming in the model relative to a no-acclimation scenario, leading to 21% greater increase in net primary productivity and 18% greater increase in biomass carbon storage over the 21st century. We conclude that leaf respiration of tropical forest plants can acclimate to nighttime warming, thereby reducing the magnitude of the positive feedback between climate change and the carbon cycle.

الكلمات الدالة: DGVM NPP Panama carbon flux climate change experimental leaf warming global warming respiration tropical forest.


The global warming of the past 50 years is primarily due to human activities, predominantly the burning of fossil fuels.

Climate has changed naturally throughout Earth’s history. However, natural factors cannot explain the recent observed warming.

In the past, climate change was driven exclusively by natural factors: explosive volcanic eruptions that injected reflective particles into the upper atmosphere, changes in energy from the sun, periodic variations in the Earth’s orbit, natural cycles that transfer heat between the ocean and the atmosphere, and slowly changing natural variations in heat-trapping gases in the atmosphere.

All of these natural factors, and their interactions with each other, have altered global average temperature over periods ranging from months to thousands of years. For example, past glacial periods were initiated by shifts in the Earth’s orbit, and then amplified by resulting decreases in atmospheric levels of carbon dioxide and subsequently by greater reflection of the sun’s energy by ice and snow as the Earth’s climate system responded to a cooler climate.

Natural factors are still affecting the planet’s climate today. The difference is that, since the beginning of the Industrial Revolution, humans have been increasingly affecting global climate, to the point where we are now the primary cause of recent and projected future change.

The majority of the warming at the global scale over the past 50 years can only be explained by the effects of human influences, especially the emissions from burning fossil fuels (coal, oil, and natural gas) and from deforestation.

Carbon Emissions in the Industrial Age


Search Strategy

Several electronic databases were searched (MEDLINE ® , CINAHL ® , PubMed ® ) using terms of evidence-based practice research, implementation research, and patient safety. (The terms “quality improvement” or “quality improvement intervention research” were not used.) The Cochrane Collaboration𠄼ochrane Reviews was also searched to look for systematic reviews of specific implementation strategies, and the Journal of Implementation Science was also reviewed. I also requested the final reports of the TRIP I and TRIP II studies funded by AHRQ. Classic articles known to the author were also included in this chapter (e.g.,Locock et al. 123 ).


شاهد الفيديو: ما عوامل ارتفاع درجات الحرارة في العالم. خاصة الدول الأوربية (شهر اكتوبر 2021).