Кругообіг води та клімат - зміна клімату

Зміст

  • 1 кругообіг води та атмосферна циркуляція
  • 2 кругообіг води та випромінювання
  • 3 Кругообіг води в попередні кліматичні епохи
  • 4 Кругообіг води та глобальне потепління
    • 4.1 Поточні зміни
    • 4.2 прогнози
  • 5 доказів
  • 6 література
  • 7 веб-посилань
  • 8 Повідомлення про ліцензію

1 кругообіг води та атмосферна циркуляція

Глобальний кругообіг води по суті визначається широкомасштабною циркуляцією атмосфери, яка, в свою чергу, залежить від клімату. Найвищий рівень опадів спостерігається в зоні міжтропічної конвергенції, де через високий рівень сонячної радіації повітряні маси, насичені водяними парами, піднімаються, остигають і випадають дощі. У субтропіках, де повітряні маси значною мірою опускаються і прогріваються, опадів майже не буває. Тут переважає випаровування. Над субтропічними материками, які в основному зайняті пустелями, вода майже не може випаруватися. Субтропічні океани, навпаки, є основними джерелами водяної пари в атмосфері. У західній зоні вітру середніх та вищих широт опади знову збільшуються. Водяна пара частково надходить із Суопену, частково з океанів та з наземної рослинності самих середніх широт.Надалі до полюсів опади знову зменшуються, оскільки холодне повітря може поглинати лише трохи водяної пари і значну частину води в льоду та снігу пов'язаний.

2 кругообіг води та випромінювання

Кругообіг води фізично зумовлений радіаційним балансом атмосфери та його впливом на земну поверхню. [1] Завдяки поглинанню, відбиттю та випромінюванню короткохвильового сонячного випромінювання та довгохвильового теплового випромінювання виникає надлишок енергії на земній поверхні та дефіцит в атмосфері. Вирішальним фактором є короткохвильова сонячна радіація, яка в основному безперешкодно проходить через атмосферу і поглинається землею. Атмосфера нагрівається значно менше, ніж земля. Крім того, існує довгохвильове випромінювання, яке виходить із зігрітої землі, поглинається в атмосфері парниковими газами та хмарами, а потім z. Т. відбивається назад на земну поверхню. Баланс між теплішою земною поверхнею і прохолоднішою атмосферою створюється насамперед випаровуванням, тобто пов'язаним з ним прихованим тепловим потоком, і подальшою конденсацією, при якій прихована енергія виділяється в атмосферу. Потік розумного тепла, навпаки, відіграє меншу роль, але також сприяє транспортуванню тепла з земної поверхні в атмосферу.

3 Кругообіг води в попередні кліматичні епохи

У попередні кліматичні епохи кругообіг води та розподіл води значно відрізнялися від сучасних умов. На початку Нового часу, приблизно 50 мільйонів років тому, на землі не було льоду, а температури були до 10 ° C вище сучасних. Кругообіг води був набагато інтенсивнішим, ніж сьогодні, тобто більше води випаровувалось і випадало більше опадів. Останні два з половиною мільйони років були набагато холоднішими за ранню сучасну еру Землі і характеризувалися чергуванням холодної та теплої фаз, холодних і теплих періодів льодовикового періоду. У холодні віки значна частина води була пов'язана величезними крижаними покривами, що простягалися далеко по всій Північній Америці та Євразійському континенті. Глобальна температура була в середньому на 4 ° C нижче сучасної. В цілому атмосфера змогла поглинати менше водяної пари і, відповідно, менше випускати через опади.

4 Кругообіг води та глобальне потепління

4.1 Поточні зміни

кругообіг

Погляд на минуле показує, що кругообіг води сильно залежить від клімату. Тому виникає питання про те, як нинішні та майбутні зміни клімату людини вплинуть на кругообіг води. Глобальне потепління майже на 0,8 ° C за останні 100 років також повинно відбитися на посиленні водного циклу. Якщо температуру підвищити на 1 ° C, ємність водяної пари атмосфери теоретично збільшується на 7%. Зазвичай вважають, що гідрологічний цикл посилюється в результаті глобального потепління через збільшення парникових газів. [2] Майже всі кліматичні моделі показують, що потепління земної поверхні на 1 ° C через збільшення випаровування, особливо над океанами, призводить до збільшення опадів на 2-3%.

Однак дуже важко обґрунтувати таку тенденцію емпіричними даними. Цьому є дві основні причини. З одного боку, кількість опадів та випаровування сильно відрізняються залежно від регіону, і для кількох регіонів існує лише достатня кількість вимірювань. З іншого боку, за останні кілька десятиліть зросла не тільки концентрація парникових газів в атмосфері, але й концентрація аерозолів. Аерозолі послаблюють опади як за рахунок їх температурного впливу, так і за рахунок стимулювання утворення менших крапель. Згідно з останніми модельними розрахунками [3], гідрологічний цикл може навіть сильніше реагувати на зміну вмісту аерозолю, ніж на зміну концентрації парникових газів. Оскільки аерозолі мають лише короткий термін життя в атмосфері, їх вплив обмежується областями, в яких вони виникають. Тому їх глобальний вплив на гідрологічний цикл є в основному незрозумілим.

У будь-якому випадку, чіткої глобальної тенденції випадання опадів у країні в період 1951-2005 рр. Немає. [4] Однак регіональні тенденції іноді чітко помітні. Можна грубо стверджувати, що суші на суші збільшились між 30 ° С і 85 ° С у 20 столітті, але зменшились між 10 ° С і 30 ° С за останні 30-40 років. [5] В окремих регіонах також спостерігаються тенденції, що відхиляються від цієї грубої закономірності, деякі з яких змінювались з часом. Зона Сахель демонструє найбільшу негативну тенденцію у всьому світі з 1901 по 2005 рік. Однак, якщо поглянути лише на період з 1979 по 2005 рік, тенденція в зоні Сахель є позитивною. У США та Європі також тенденції змінилися в ці періоди, хоча і з протилежним знаком порівняно з Сахелем. З іншого боку, південь Південної Америки та захід Австралії демонструють стабільно позитивні тенденції. [5]

Однак недавнє дослідження солоності у верхньому водному шарі Світового океану протягом другої половини 20 століття, схоже, підтверджує теоретичні припущення, що випаровування та опади збільшуються із глобальним потеплінням. [6] [7] Було встановлено, що у високих широтах і тропіках вміст солі в океанах зменшився, тоді як у субтропічних широтах він збільшився. З цього можна зробити висновок про збільшення опадів у і без того дощових широтах та зменшення посушливих регіонів. Загалом, згідно з цими дослідженнями, кругообіг води посилився на 4%, якщо температуру підвищили на половину ° C. При потепленні 2-3 ° C, як очікується на кінець 21 століття, кругообіг води збільшиться на 16-24%, що матиме серйозні наслідки для погоди. У регіонах з високим рівнем опадів слід очікувати сильніших проливних дощів і повені, а в посушливих регіонах ще більше посухи. Крім того, вищі випаровування та конденсація також транспортують більше прихованої енергії в атмосферу, що робить усі типи штормів, від торнадо до ураганів, ще сильнішими.

Для водопостачання лише опади часто менш важливі, ніж стік у важливих басейнах річок. На додаток до опадів, роль стоку відіграє температура та випаровування, а також вплив людини на будівництво дамб і дамб. У деяких регіонах, таких як США та Канада, можна визначити збільшення або зменшення стоку, що було наслідком збільшення або зменшення опадів. На річці Хуанхе в Китаї, однак, стік зменшився, незважаючи на застій опадів, оскільки температура і, таким чином, випаровування зросли. У середніх і вищих широтах часто спостерігаються сезонні зміни, пов’язані з більш раннім таненням снігу та більш раннім розпадом річкового льоду. Світові тенденції, які можна безпосередньо віднести до зміни клімату, навряд чи можна визначити через погану ситуацію з даними. [8-й]

4.2 прогнози

Загалом глобальне потепління посилить кругообіг води, тобто більше опадів випаде у всьому світі і більше води буде випаровуватися. Однак регіональні, а часом і сезонні відмінності є значними. Результати кліматичних моделей значною мірою погоджуються в наступних випадках: [9] У високих широтах опади збільшуватимуться протягом року, в деяких випадках до понад 20%, також над тропічними океанами та в деяких районах Мозеля (у Південно-Східній Азії та Австралії) . У середніх широтах влітку опади зменшуватимуться скрізь, у більшості субтропічних регіонів навіть протягом року. Особливо постраждають Середземномор'я та Кариби, де кількість опадів зменшиться до 20%.

На рисунку показано суттєві гідрологічні зміни влітку (зверху) та взимку (знизу) 2080-2099 рр. Порівняно з 1980-1999 рр. Кольорові градації вказують на частку 21 модельованого моделювання. Особливо вражаючі результати виділені символами: [9]