Как Земля остается теплой

Эффект парников

Эффект парников не является плохим. Без него средняя температура Земли составляла бы около -18°C (0°F): слишком холодно для жидкой воды или жизни, как мы знаем.

Вот как это работает:

1. Солнце отправляет энергию на Землю в виде видимого света.

2. Поверхность Земли поглощает этот свет и излучает его в виде инфракрасного излучения (тепла).

3. Некоторые газы в атмосфере: углекислый газ (CO₂), метан (CH₄), водяной пар (H₂O) и азотный оксид (N₂O): поглощают это инфракрасное излучение вместо того, чтобы позволить ему уходить в космос.

4. Эти газы излучают тепло во всех направлениях, включая обратно к поверхности Земли.

Это и есть то, что поддерживает нашу планету с средней температурой около 15°C (59°F).

Причина для беспокойства не в эффекте парников himself: это то, что мы усиливаем его, добавляя больше этих газов в атмосферу.

Что показывают доказательства

Доказательства изменения климата

Наука о климате основана на нескольких независимых линиях доказательств. Вот основные из них:

Ядра льда: Ученые бурят глубоко в ледники Антарктиды и Гренландии, извлекая цилиндры льда, содержащие маленькие пузырьки древней атмосферы. Эти пузырьки позволяют нам измерять CO₂ и температуру на протяжении 800 000 лет. Данные показывают, что CO₂ и температура всегда двигались вместе: и что текущие уровни CO₂ намного выше, чем в той 800-тысячелетней записи.

Кривая Килинга: В 1958 году Чарльз Дэвид Килинг начал измерять атмосферный CO₂ в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях. Его измерения показывают непрерывный рост тенденции с 315 ppm до более 420 ppm в наши дни, с характерной пилой формы, вызванной сезонным ростом растений.

Температурные записи: Термометрические записи, идущие обратно к 1850 году, показывают четкую тенденцию повышения температуры, особенно с 1980 года. Все десять самых теплых лет зафиксированы после 2010 года.

Подъем уровня моря: Глобальный уровень моря вырос на 20 см (8 дюймов) с 1900 года, и скорость этого роста ускоряется. Это происходит из-за двух источников: теплового расширения (теплая вода занимает больше места) и таяния льда.

Отступление ледников: Ледники во всем мире уменьшаются. Национальный парк Ледниковый в Монтане имел 150 ледников в 1850 году; сегодня осталось меньше 25.

Окисление океанов: Океан поглощает около 30% выбросов CO₂. Это образует углекислую кислоту, делая воду более кислотной: 26-процентный рост кислотности с доиндустриальных времен. Это угрожает коралловым рифам и моллюскам.

Карбон, который мы выпустили

Как люди изменили атмосферу

На протяжении миллионов лет карбон был заперт под землей в виде угля, нефти и природного газа: остатков древних растений и морских организмов, захороненных и сжатых на геологическое время.

Начиная с промышленной революции около 1760 года, мы начали выкапывать эти ископаемые горючие и сжигать их для получения энергии. Сжигание карбонсодержащего топлива сочетает карбон с кислородом, освобождая CO₂ в атмосфере.

Числа:

- Промышленно-производственный CO₂: примерно 280 ppm

- Текущий CO₂: более 420 ppm: увеличение на 50%

- Человечество выбрасывает примерно 36 миллиардов тонн CO₂ в год

Другие основные источники парниковых газов:

- Лесозаготовки: Растения поглощают CO₂. Вырубка деревьев уничтожает источник сжигания углерода ИЛИ освобождает запасенный углерод.

- Сельское хозяйство: Рисовые поля и скот производят метан. Фertilizers выпускают окись азота. Сельское хозяйство составляет примерно 10% мировых выбросов.

- Производство цемента: Производство цемента освобождает CO₂ из известняка. Это составляет примерно 8% мировых выбросов.

Естественный цикл углерода перемещает углерод между атмосферой, океанами, почвой и живыми существами. Но мы нарушили этот цикл, добавив углерод, который был безопасно хранен под землей на протяжении миллионов лет.

Что происходит дальше

Последствия теплого мира

Изменение климата не ограничивается повышением температуры. Оно вызывает каскад взаимосвязанных эффектов:

Повышение уровня моря: Увеличение тепла воды и таяние льдов может привести к повышению уровня моря на 0,3-1 метр к 210 году. Сотни миллионов людей проживают в прибрежных районах, которые будут затронуты.

Экстремальные погодные явления: В warmer air больше влаги, что приводит к более интенсивным дождям и наводнениям. Высокие температуры океана подпитывают более сильными ураганами. В засушливых регионах засухи усиливаются.

Разрушение экосистем: Виды должны мигрировать, адаптироваться или столкнуться с исчезновением. Коралловые рифы бледнеют и умирают в более теплой и кислой воде. Растение сезонов смещаются, что влияет на сельское хозяйство.

Обратные связи

Некоторые последствия нагрева вызывают более нагрева: эти называются положительными обратными связями (положительное здесь означает самоподдерживающееся, не хорошее):

- Таяние мерзлоты: Арктическая мерзлота содержит огромные количества метана и CO₂ из древних органических веществ. Когда Арктика нагревается, эта мерзлота тает и высвобождает эти газы, которые вызывают еще больше нагрева, что тает еще больше мерзлоты.

- Обратная связь ледяного отражения: Белый лед отражает солнечный свет. Когда лед тает, он обнажает темную воду или землю, которая поглощает больше тепла, что тает больше льда.

- Обратная связь водяного пара: В warmer air больше водяного пара, который сам по себе является газом, удерживающим тепло.

Что мы можем сделать

Подходы к решению проблемы изменения климата

Существует сильное научное согласие о том, что изменение климата является реальным, вызванным деятельностью человека и серьезным. Но есть настоящая, законная дискуссия о лучших способах реагировать. Вот основные категории:

Снижение выбросов:

- Очистные технологии (солнечные, ветряные, гидроэлектрические, геотермальные)

- Ядерная энергия (нулевое выбросы углерода, но вызывает опасения по поводу отходов и безопасности)

- Электрификация транспорта

- Улучшение энергетической эффективности

- Снижение дефолиации

Адаптация: подготовка к изменениям, уже происходящим:

- Строительство морских стен и защитных сооружений от наводнений

- Разработка устойчивых к засухе культур

- Переселение уязвимых сообществ

- Улучшение систем предупреждения о чрезвычайных погодных явлениях

Удаление углерода: возвращение CO₂ в атмосферу:

- Рeforestation & soil carbon sequestration (восстановление лесов и сепарация углерода в почве)

- Технологии прямого захвата CO₂ (настоящие дорогостоящие и энергоемкие)

- Ускоренное weathering минералов

Аппрухы политики:

- Подоходный налог или системы ограничения выбросов

- Международные соглашения (Соглашение об Париже)

- Регулирование выбросов

- Субсидии для чистой энергии

Индивидуальный против системный спор:

Некоторые утверждают, что личные решения (меньше ездить, меньше потреблять мясных продуктов, уменьшить отходы) имеют наибольшее значение. Другие утверждают, что системные изменения: политика, инфраструктура, технологии - это единственное, что может работать в масштабе. Большинство экспертов говорит о том, что оба варианта необходимы.

Что Вы Запомните?

Заключение

Сегодня мы рассмотрели много вопросов:

- Гreenhouse эффект и почему он важен

- Множественные линии доказательств, показывающие, что изменение климата реально и ускоряется

- Как человеческая деятельность нарушает углеродный цикл

- Последствия и обратные связи, ускоряющие нагрев

- Варианты предложений и обсуждаемых решений

Наука о климате основана на физике, химии, геологии, биологии и данных с каждого континента и океана. Понимание ее требует именно такого эмпирического мышления, который делает хорошую науку.