Zmiany klimatu Ziemi w skali lokalnej i globalnej

Zmiany klimatu Ziemi w skali
lokalnej i globalnej.
Krzysztof Markowicz
Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki
Uniwersytet Warszawski
[email protected]
www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/
VII Sejmik Kultury Powiatu Strzyżowskiego, 27.09.2012
Klimat
• Średnia pogoda panująca w danym miejscu.
• Średni przebieg warunków atmosferycznych
•
•
charakterystyczny dla danego obszaru i określony
na podstawie 30 letnich serii pomiarowych.
Klimat to pojęcie statystyczne zdefiniowany w
terminologii prawdopodobieństwa
Gdy znamy klimat jakiegoś miejsca to potrafimy
określić np. jakie jest prawdopodobieństwo że
średnia temperatura lutego np. 2015 roku będzie
w przedziale od -3 do -4 oC.
7/24/2017
Krzysztof Markowicz
[email protected]
Anomalie
• Anomalia - czyli odchylenie od wartości średniej
(przeciętej)
• Pojecie stosowane często w klimatologii do analizy
zmienności warunków pogodowych.
Czy anomalie pogodowe świadczą o zmianach klimatu
• Nie, gdyż anomalie są naturalnie związanie z klimatem.
• Dopiero gdy anomalia utrzymuje się przez odpowiedni
długi okres czasu (30 lat) może to świadczyć o zmianach
klimatycznych.
7/24/2017
Krzysztof Markowicz
[email protected]
Anomalie (2)
• Czy w dobie globalnego ocieplenia możemy spodziewać się
chłodnych zim?
• Czy chłodne lato jakiegoś roku może dowodzić, że nie
mamy do czynienia z globalnym ociepleniem?
7/24/2017
Krzysztof Markowicz
[email protected]
Zmiany klimatu w ostatnim milenium
Średnie globalne anomalie temperatury powietrza przy powierzchni
ziemi za ostatnie dwa tysiące lat. Kolorowe linie odpowiadają
różnym rekonstrukcjom temperatury.
Źródło wikipedia.
Zmiany temperatury w ostatnich 150 latach
Średnie roczne i pięcioletnie anomalie temperatury powietrza przy
powierzchni ziemi wyznaczone względem referencyjnego okresu
1961-1990. Dane pochodzą z bazy danych HadCRUT3 opublikowanej
przez Centrum Hadleya oraz Uniwersytet Wschodniej Anglii. Źródło
wikipedia.
Comparison of ground based measurements of surface temperature
(blue) and satellite based records of mid-tropospheric temperature
7
(red: UAH; green: RSS) since 1979. Trends plotted since January 1982.
NASA GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP)
8
Zmiany klimatu
na Antarktydzie
Zmiany temperatury powietrza za ostatnie 100 lat z niepewnościami i
poziomem istotności trendu dla stacji pomiarowych na Półwyspie
Antarktycznym. Wykres zapożyczony z artykułu Vaughan i inni, Devil in
the Detail, Science, 293 1777-1779, 2001,
Zmiany klimatu w Polsce
Średnie roczne oraz trendy liniowe temperatury powietrza w
Polsce na podstawie 82 stacji meteorologicznych.
W okresie od 1964 do 1973 nie ma dostępnych danych.
Średnie roczne liczby dni z burzą w Polsce na podstawie
82 stacji meteorologicznych.
Zmiany klimatu w Strzyżowie
Zmiany czasowe średniej rocznej temperatury powietrza, rocznej sumy
opadu w [mm] oraz trendy liniowe w okolicach Strzyżowa.
Główne przyczyny zmian klimatu
IPCC, 2007 (wikipedia)
Emisje CO2 i zmiany składu izotopowego
Skąd wiemy, że wzrost CO2 jest związany
z działalnością człowieka?
• Węgiel wchodzący w skład paliw kopalnych ma trochę inny
•
•
•
skład izotopowy niż węgiel budujący "świeże" tkanki roślinne,
i węgiel nieorganiczny rozpuszczony w oceanach.
Węgiel z paliw kopalnych podobnie jak węgiel "roślinny", ale
w odróżnieniu od "oceanicznego", posiada więcej atomów
izotopu 12C
Węgiel z paliw kopalnych podobnie jak większość węgla
"oceanicznego", ale w odróżnieniu od "roślinnego", nie
zawiera atomów radioaktywnego 14C). Wynika to z czasu
rozpadu 14C w paliwach kopalnych znajdujących się pod
ziemią gdzie promieniowanie kosmiczne jest zbyt słabe aby
produkować ten radioaktywny izotop.
Mierząc zmiany składu izotopowego CO2 w atmosferze
można stwierdzić, skąd bierze się dodatkowy węgiel w 15
atmosferze.
Symulacja zmian klimatu związana z usunięcie
wszystkich gazów cieplarnianych
Lacis et al., 2010
Rozkład południkowy temperatury
powierzchni Ziemi po usunięciu GHG
Lacis et al., 2010
Porównanie efektów
cieplarnianych na różnych
planetach
Bezpośredni wpływ aerozoli na klimat
wzrost albeda planetarnego
warstwa
aerozolu
redukcja promieniowana słonecznego
dochodzącego do powierzchni ziemi
7/24/2017
Krzysztof Markowicz
[email protected]
wzrost absorpcji
w atmosferze
Wpływ aerozolu na klimat
1) Efekt bezpośredni
poprzez rozpraszanie i
pochłanianie promieniowania
słonecznego dochodzącego do
powierzchni Ziemi.
2) Efekt pośredni
oddziaływanie aerozolu
na własności chmur oraz
ich czas życia
Aerozole chłodzą klimat!
Poland-AOD
Powołana w 2011 r.
Koordynowana przez Instytut Geofizyki,
Uniwersytetu Warszawskiego (2012-2013)
www.polandaod.tk
Stacje Badawcze:
• Laboratorium Transferu Radiacyjnego Instytutu Geofizyki
Uniwersytetu Warszawskiego
• Stacja pomiarowa Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk w
Sopocie
• Prywatna Stacja Badawcza Transferu Radiacyjnego SolarAOT w
Strzyżowie
• Statek badawczy Oceania
• Centralne Obserwatorium Geofizyczne w Belsku Polskiej Akademii
Nauk
IGF-UW
Warsaw
SolarAOT
Strzyzow
IO-PAS
Sopot
Stacja Badawcza SolarAOT w Strzyżowie
• Założona w 2002 r.
• Położenie: Podkarpacie 443
•
m n.p.m. (200 m nad
kotliną Strzyżowa),
49.8790oN, 21.8631oE
Bardzo dobre miejsce do
badań klimatycznych w tym
własności optycznych
aerozoli
7/24/2017
Fields campaign in 2010
Plany
• Instalacja wiosną 2013 r. nowego przyrządu w ramach sieci
AERONET koordynowanej przez NASA. Będzie to druga taka
stacja w Polsce.
• Projekt edukacyjny: Uczniowska Kampania Klimatyczna
2013-2014
Obserwacje prowadzone przez uczniów
Aerozole
• Grubość optyczna aerozoli, wykładnik Angstroma
• Zawartość pary wodnej w pionowej kolumnie powietrza
• Współczynnik ekstynkcji aerozoli
• Koncentracja węgla cząsteczkowego
Pomiary dodatkowe
• Zachmurzenie
• Widzialność pozioma
• Kolor nieboskłonu
• Podstawowe pomiary meteorologiczne
Fotometr słoneczny
Nowy
fotometr
Wyznaczanie widzialności i współ.
ekstynkcji
C(r ) 
kontrast w
odległości r
C(0) 
kontrast w zerowej
odległości
I t (r )  I b (r )
I b (r )
I b (r )
I t (r )
r ln 50
VIS 
ln C / Co
C(r1 )  C(0) exp( r1 )
C(r2 )  C(0) exp( r2 )
1 C
  ln
r Co
I t (0)  I b (0)
I b (0)
I b (r2 )
I t (r2 )