Могат ли обратните връзки да направят климатичните промени необратими?
Опасността от стопляне на Земята с 1,5 – 2°С е оня толеранс, който не би трябвало да се нарушава, тъй като той може да се окаже “повратна точка ”
Зорница Спасова част от авторския екип на “Климатека ”, тя е основен помощник в Националния център по публично здраве и разбори (НЦОЗА) към Министерство на здравеопазването. Получава докторска степен по Климатология в СУ „ Св. Климент Охридски “ и от 2008 година се занимава с влияние на изменението на климата върху човешкото здраве. Научен секретар на Българското сдружение по здравна география, хъб управител на стратегия Climate KIC за НЦОЗА и уредник на the Lancet Countdown on Health and Climate Change в България.
Смята се, че стопляне на земната атмосфера над 2°C от прединдустриалната ера е рисково за климата на Земята, защото е в положение да го промени необратимо. Затова и интернационалната общественост поставя старания да ограничи стоплянето на климатичната система до тази точка. Причината е, че посредством системи от позитивни и негативни противоположни връзки (т. нар. climate change feedbacks) стоплянето може да бъде неведнъж интензивно и да се стигне до неконтролируемо и необратимо покачване на температурите.
Една от най-големите заблуди, свързани с световното стопляне, е че учените преувеличават заплахата и че стопляне „ с някакви си “ не може да бъде толкоз рисково. Тази необятно ширеща се илюзия беше една от главните аргументи дълго време да не бъдат подхванати ограничения за ограничение на световното стопляне. Оказва се мъчно да убедиш както обществото, по този начин и политиците, че тези 2°С разлика, които в всекидневието мъчно се усещат, могат в действителност да бъдат границата на нещо огромно – на колосални промени в природата, които да променят от корен и човешкия живот.
Защо е толкоз значима тази граница от 1,5 — 2°С?
Климатичната система включва освен атмосферата, само че и хидросферата, биосферата, криосферата, педосферата и литосферата. Системата към момента е в положение на равновесие, при което смяната на външните условия (в случая смяната на концентрациите на парникови газове) води до качествена смяна в системата, само че не и до промени в самата нея. Това се дължи на съществуването на избран толеранс, който е значимо да не се надвишава заради риск от постигане на по този начин наречената „ “ (tipping point). С достигането на тази точка „ се случва бърза и нелинейна смяна на събитията “. Концепцията за „ повратна точка “ споделя, че една система може да има повече от едно равновесно положение и е допустимо внезапно, за доста малко време, системата да премине в друго положение. При прекосяване на повратната точка, измененията в системата се дефинират не от времето и външните фактори, а от личната ѝ вътрешна динамичност.
Описаните вътрешни процеси, които дефинират по-нататъшните промени, са климатичните противоположни връзки. Терминът „ противоположна връзка “ разказва развой, при който смяната на едно количество трансформира второ количество, а смяната на второто количество от своя страна трансформира първото. Наблюдаваме позитивна противоположна връзка, когато смяната на първото количество води до усилване на измененията във второто количество, а негативна противоположна връзка се случва, когато измененията в първото количество водят до понижаване измененията в първото количество.
Положителни противоположни връзкиОбратна връзка: водна пара
Механизмът на тази противоположна връзка е следният: увеличението на количеството на парниковите газове в атмосферата води до стопляне, което от своя страна води до изпаряване на повече вода. Самата водна пара е парников газ и това води до в допълнение стопляне на атмосферата. Докато безспорната мокрота се усилва, относителната мокрота не се трансформира или е даже по-ниска, защото въздухът е по-топъл и по този метод той може да задържа повече водна пара, без да се стигне до засищане. Изчислено е, че водната пара е в положение да удвои стоплянето в съпоставяне със обстановката, в случай че този механизъм за противоположна връзка не съществуваше.
Фигура 1. Положителна противоположна връзка с водната пара. Източник: Ramanujan K., NASA.Обратна връзка: лед – албедо
Албедото характеризира отражателната дарба на повърхността на телата и съставлява отношението на количеството отразена слънчева радиация от дадена повърхнина към количеството радиация, постъпваща към нея. Снегът и ледът имат високо албедо – към 90%, до момента в който водата отразява единствено към 10% от радиацията и гълтам останалото. Тъй като ледената завивка над океана се топи заради по-високите температури на въздуха, тя бива замествана от по-тъмна водна повърхнина, като по този метод затопля въздуха над нея по-силно и по-бързо.
Същият резултат се следи и при смяна на растителността, което също е обвързвано с световното стопляне. Когато снежната завивка над земята отсъства за по-дълги интервали, откритата тундра гълтам повече радиация от снега. От своя страна храстите и дърветата гълтам повече слънчева сила, в сравнение с по-светлата тундра, а те мигрират на юг със стоплянето, като по този метод предизвикват в допълнение стопляне в тези райони.
По-ниското албедо заради топенето на ледовете е главната причина климатът в по-големите географски ширини да се затопля доста по-бързо от други места по света. Очаква се през 2030 година регионът на Арктика да бъде свободен от лед през лятото.
Фигура 2. Повишаващите се температури на атмосферата водят до топенето на сняг и лед. Свободната от лед земя или океан имат по-малко албедо и това ще докара до в допълнение стопляне на атмосферата. Източник: Pixabay.Обратни връзки на въглеродния цикълПоглъщане на въглероден диоксид от океаните
По-топлите океани могат да всмукват по-малко въглероден диоксид, което оставя повече CO2 във въздуха, което от своя страна усилва световното стопляне.
Фигура 3. По-хладната вода всмуква повече CO2 от по-топлата. С повишението на температурите на водата, океаните ще всмукват по-малко CO2, което води до по-нататъшно стопляне. Източник: Pixabay.Освобождаване на метан от хидратите
Метановите хидрати са форма на воден лед, който съдържа метан в своята кристална конструкция. Установено е, че под седиментите по морското дъно има огромни залежи на метанови хидрати. Смята се, че образуването им е обвързвано с предишните исторически топли интервали. Изчислено е, че процесът на освобождение на метан от хидрати може да увеличи междинната световна температура на въздуха с 5°С. Със стоплянето на океаните метановите хидрати стават нестабилни.
Фигura 4. Метановите хидрати са замръзнали водни молекули, които съдържат газови молекули под формата на кристална конструкция, известна като хидрат. За разлика от елементарния лед, хидратният лед безусловно гори. С покачването на температурите или с намаляването на налягането, хидратът се разпада и водата освобождава газа. Източник: U.S. Department of Energy.Освобождаване на метан при топенето на пермафроста
Затоплянето води до, което освобождава въглеродния диоксид и метана в него. Оценките демонстрират, че 1 500 000 милиона тона въглерод в зоната на безконечната заледеност могат да се смятат за „ климатична бомба “, в случай че бъдат изпуснати в атмосферата. Учени от Американската стратегия за изменение на климата считат, че това може да докара до неочакван сюжет за изменение на климата.
Размразяването на пермафроста освобождава въглеродния диоксид и метана в него. Източник: Flickr.Смърт на дървета
Първоначално се предполагаше, че. Последните наблюдения обаче демонстрират, че световното стопляне е обвързвано с повече случаи на починали дървета, което понижава способността за асимилиране на CO2, като по този метод усилва стоплянето. Освен това гниещата дървесина отделя CO2 в атмосферата. Едно от огромните опасения идва от вероятността да загинат огромни горски площи в джунглата на Амазонка. Прогнозите са, че при стопляне от 4°C ще загинат към 85% от дърветата.
Фигура 6. Според учените случаите на гибел на дървета са нарастнали двойно през последните години. Източник: Pixabay. 
Фигура. 7. В някои елементи на света изменението на климата е обвързвано с опустиняването, което работи като позитивна противоположна връзка, защото понижава растителността, която всмуква CO2. Източник: Pixabay.Суши, опустиняване и горски пожари
По-малкото количество превалявания и по-високите температури са свързани със засушаване и опустиняване в някои региони. По-оскъдната растителност всмуква по-малко CO2. При засушавания и рискът от горски пожари е по-висок. При пожари се отделя складираният в растителността въглерод и в това време се понижават горските площи и способността им да всмукват CO2, създавайки позитивна противоположна връзка.
Фиг. 8. В доста региони честотата на горските пожари нараства като разследване от все по-продължителните суши. Източник: Pixabay.Отрицателни противоположни връзки Продуктивност на растителността
По-голямото количество CO2 в атмосферата подтиква развиването на растенията. Растенията поемат CO2 посредством фотосинтеза. Въпреки това се счита, че другите отрицателни резултати на световното стопляне върху растителността понижават резултата от тази противоположна връзка.
Фигура 9. Растенията употребяват CO2 за своя напредък. Източник: Pixabay.Химично изветряне
Колкото по-топло става, толкоз повече се форсира химичното изветряне и толкоз повече CO2 се изтегля от въздуха. От по-топлите океани постъпват повече водни пари във въздуха и повече дъжд и сняг върху континентите. Това подтиква изветрянето, само че в случай че площта на снега и леда надвиши тази на свободната от сняг и лед повърхнина, изветрянето ще намалее и равнищата на CO2 ще се усилят, което работи против заледяването.
Фигура 10. Образуването на черупки на морските организми изисква въглерод, като по този метод се извлича CO2 от океаните. Източник: Pixabay.Излъчване на безусловно черно тяло
Според закона на Стефан-Болцман едно тяло излъчва толкоз повече сила, колкото е по-висока температурата му. Това значи, че по-високите температури на въздуха на Земята ще доведат до по-големи загуби на радиация.
Усвояване на CO2 от океана
Тъй като концентрацията на CO2 в атмосферата на Земята е по-висока, способността на океаните да всмукват този газ се усилва. Въпреки това, няма сигурност по отношение на бъдещата дарба на океана да поема CO2, защото процесът зависи и от други фактори, като стратификацията (начинът на отвесно систематизиране на температурата и солеността) и измененията в термохалинната циркулация на океана.
В умозаключение, внезапни промени в климата са се случвали и преди на планетата Земя. Проблемът с актуалната заплаха от необратимо изменение на климата е, че човешкото общество е приспособило стопанската система си към настоящето положение на екосистемите, водните запаси, селското стопанство и така нататък Възможността за загуба на биологично многообразие, липса на прясна вода, повишение на морското ниво, обществени и здравни проблеми и всички други последствия, до които изменението на климата може да докара, ни изправят пред неподготвени стопански системи и общества. Приспособяването към бързо изменящите се климатични условия ще бъде мъчно или невероятно за доста от екосистемите, от които зависи индивидът за своето оцеляване. Изчислените стопански разноски са големи и ще доведат до доста катаклизми в свят от над 7 милиарда души, от които понастоящем 1,7 милиарда живеят в безспорна беднотия.
Кредит заглавна фотография: (свободен лиценз).
В обявата са употребявани материали от:
Mетановите хидрати – най-обещаващият и рисков източник на сила в света, 2008, Събев Д., Природата в Европа и България: деградацията продължава, 2011, Abrupt climate change, Wikipedia, Adam D., 2009, Amazon could shrink by 85% due to climate change, scientists say, available on: D., 2011, Mass tree deaths prompt fears of Amazon ‘climate tipping point’,, available on (Clark, P.U., (coordinating lead authors), E. Brook, E.R. Cook, T.L. Delworth, and K. Steffen (chapter lead authors)). U.S. Geological Survey, Reston, VA, 459 pp.Climate change feedback, Wikipedia, Methane clathrate, Wikipedia, Poverty, Wikipedia, available on: Ramanujan K., Humidity Relative to Earth’s Temperature, What are climate change feedback loops?,
Зорница Спасова част от авторския екип на “Климатека ”, тя е основен помощник в Националния център по публично здраве и разбори (НЦОЗА) към Министерство на здравеопазването. Получава докторска степен по Климатология в СУ „ Св. Климент Охридски “ и от 2008 година се занимава с влияние на изменението на климата върху човешкото здраве. Научен секретар на Българското сдружение по здравна география, хъб управител на стратегия Climate KIC за НЦОЗА и уредник на the Lancet Countdown on Health and Climate Change в България.
Смята се, че стопляне на земната атмосфера над 2°C от прединдустриалната ера е рисково за климата на Земята, защото е в положение да го промени необратимо. Затова и интернационалната общественост поставя старания да ограничи стоплянето на климатичната система до тази точка. Причината е, че посредством системи от позитивни и негативни противоположни връзки (т. нар. climate change feedbacks) стоплянето може да бъде неведнъж интензивно и да се стигне до неконтролируемо и необратимо покачване на температурите.
Една от най-големите заблуди, свързани с световното стопляне, е че учените преувеличават заплахата и че стопляне „ с някакви си “ не може да бъде толкоз рисково. Тази необятно ширеща се илюзия беше една от главните аргументи дълго време да не бъдат подхванати ограничения за ограничение на световното стопляне. Оказва се мъчно да убедиш както обществото, по този начин и политиците, че тези 2°С разлика, които в всекидневието мъчно се усещат, могат в действителност да бъдат границата на нещо огромно – на колосални промени в природата, които да променят от корен и човешкия живот.
Защо е толкоз значима тази граница от 1,5 — 2°С?
Климатичната система включва освен атмосферата, само че и хидросферата, биосферата, криосферата, педосферата и литосферата. Системата към момента е в положение на равновесие, при което смяната на външните условия (в случая смяната на концентрациите на парникови газове) води до качествена смяна в системата, само че не и до промени в самата нея. Това се дължи на съществуването на избран толеранс, който е значимо да не се надвишава заради риск от постигане на по този начин наречената „ “ (tipping point). С достигането на тази точка „ се случва бърза и нелинейна смяна на събитията “. Концепцията за „ повратна точка “ споделя, че една система може да има повече от едно равновесно положение и е допустимо внезапно, за доста малко време, системата да премине в друго положение. При прекосяване на повратната точка, измененията в системата се дефинират не от времето и външните фактори, а от личната ѝ вътрешна динамичност.
Описаните вътрешни процеси, които дефинират по-нататъшните промени, са климатичните противоположни връзки. Терминът „ противоположна връзка “ разказва развой, при който смяната на едно количество трансформира второ количество, а смяната на второто количество от своя страна трансформира първото. Наблюдаваме позитивна противоположна връзка, когато смяната на първото количество води до усилване на измененията във второто количество, а негативна противоположна връзка се случва, когато измененията в първото количество водят до понижаване измененията в първото количество.
Положителни противоположни връзкиОбратна връзка: водна пара
Механизмът на тази противоположна връзка е следният: увеличението на количеството на парниковите газове в атмосферата води до стопляне, което от своя страна води до изпаряване на повече вода. Самата водна пара е парников газ и това води до в допълнение стопляне на атмосферата. Докато безспорната мокрота се усилва, относителната мокрота не се трансформира или е даже по-ниска, защото въздухът е по-топъл и по този метод той може да задържа повече водна пара, без да се стигне до засищане. Изчислено е, че водната пара е в положение да удвои стоплянето в съпоставяне със обстановката, в случай че този механизъм за противоположна връзка не съществуваше.
Фигура 1. Положителна противоположна връзка с водната пара. Източник: Ramanujan K., NASA.Обратна връзка: лед – албедо Албедото характеризира отражателната дарба на повърхността на телата и съставлява отношението на количеството отразена слънчева радиация от дадена повърхнина към количеството радиация, постъпваща към нея. Снегът и ледът имат високо албедо – към 90%, до момента в който водата отразява единствено към 10% от радиацията и гълтам останалото. Тъй като ледената завивка над океана се топи заради по-високите температури на въздуха, тя бива замествана от по-тъмна водна повърхнина, като по този метод затопля въздуха над нея по-силно и по-бързо.
Същият резултат се следи и при смяна на растителността, което също е обвързвано с световното стопляне. Когато снежната завивка над земята отсъства за по-дълги интервали, откритата тундра гълтам повече радиация от снега. От своя страна храстите и дърветата гълтам повече слънчева сила, в сравнение с по-светлата тундра, а те мигрират на юг със стоплянето, като по този метод предизвикват в допълнение стопляне в тези райони.
По-ниското албедо заради топенето на ледовете е главната причина климатът в по-големите географски ширини да се затопля доста по-бързо от други места по света. Очаква се през 2030 година регионът на Арктика да бъде свободен от лед през лятото.
Фигура 2. Повишаващите се температури на атмосферата водят до топенето на сняг и лед. Свободната от лед земя или океан имат по-малко албедо и това ще докара до в допълнение стопляне на атмосферата. Източник: Pixabay.Обратни връзки на въглеродния цикълПоглъщане на въглероден диоксид от океаните По-топлите океани могат да всмукват по-малко въглероден диоксид, което оставя повече CO2 във въздуха, което от своя страна усилва световното стопляне.
Фигура 3. По-хладната вода всмуква повече CO2 от по-топлата. С повишението на температурите на водата, океаните ще всмукват по-малко CO2, което води до по-нататъшно стопляне. Източник: Pixabay.Освобождаване на метан от хидратите Метановите хидрати са форма на воден лед, който съдържа метан в своята кристална конструкция. Установено е, че под седиментите по морското дъно има огромни залежи на метанови хидрати. Смята се, че образуването им е обвързвано с предишните исторически топли интервали. Изчислено е, че процесът на освобождение на метан от хидрати може да увеличи междинната световна температура на въздуха с 5°С. Със стоплянето на океаните метановите хидрати стават нестабилни.
Фигura 4. Метановите хидрати са замръзнали водни молекули, които съдържат газови молекули под формата на кристална конструкция, известна като хидрат. За разлика от елементарния лед, хидратният лед безусловно гори. С покачването на температурите или с намаляването на налягането, хидратът се разпада и водата освобождава газа. Източник: U.S. Department of Energy.Освобождаване на метан при топенето на пермафроста Затоплянето води до, което освобождава въглеродния диоксид и метана в него. Оценките демонстрират, че 1 500 000 милиона тона въглерод в зоната на безконечната заледеност могат да се смятат за „ климатична бомба “, в случай че бъдат изпуснати в атмосферата. Учени от Американската стратегия за изменение на климата считат, че това може да докара до неочакван сюжет за изменение на климата.
Размразяването на пермафроста освобождава въглеродния диоксид и метана в него. Източник: Flickr.Смърт на дървета Първоначално се предполагаше, че. Последните наблюдения обаче демонстрират, че световното стопляне е обвързвано с повече случаи на починали дървета, което понижава способността за асимилиране на CO2, като по този метод усилва стоплянето. Освен това гниещата дървесина отделя CO2 в атмосферата. Едно от огромните опасения идва от вероятността да загинат огромни горски площи в джунглата на Амазонка. Прогнозите са, че при стопляне от 4°C ще загинат към 85% от дърветата.
Фигура 6. Според учените случаите на гибел на дървета са нарастнали двойно през последните години. Източник: Pixabay. Фигура. 7. В някои елементи на света изменението на климата е обвързвано с опустиняването, което работи като позитивна противоположна връзка, защото понижава растителността, която всмуква CO2. Източник: Pixabay.Суши, опустиняване и горски пожари По-малкото количество превалявания и по-високите температури са свързани със засушаване и опустиняване в някои региони. По-оскъдната растителност всмуква по-малко CO2. При засушавания и рискът от горски пожари е по-висок. При пожари се отделя складираният в растителността въглерод и в това време се понижават горските площи и способността им да всмукват CO2, създавайки позитивна противоположна връзка.
Фиг. 8. В доста региони честотата на горските пожари нараства като разследване от все по-продължителните суши. Източник: Pixabay.Отрицателни противоположни връзки Продуктивност на растителността По-голямото количество CO2 в атмосферата подтиква развиването на растенията. Растенията поемат CO2 посредством фотосинтеза. Въпреки това се счита, че другите отрицателни резултати на световното стопляне върху растителността понижават резултата от тази противоположна връзка.
Фигура 9. Растенията употребяват CO2 за своя напредък. Източник: Pixabay.Химично изветряне Колкото по-топло става, толкоз повече се форсира химичното изветряне и толкоз повече CO2 се изтегля от въздуха. От по-топлите океани постъпват повече водни пари във въздуха и повече дъжд и сняг върху континентите. Това подтиква изветрянето, само че в случай че площта на снега и леда надвиши тази на свободната от сняг и лед повърхнина, изветрянето ще намалее и равнищата на CO2 ще се усилят, което работи против заледяването.
Фигура 10. Образуването на черупки на морските организми изисква въглерод, като по този метод се извлича CO2 от океаните. Източник: Pixabay.Излъчване на безусловно черно тяло Според закона на Стефан-Болцман едно тяло излъчва толкоз повече сила, колкото е по-висока температурата му. Това значи, че по-високите температури на въздуха на Земята ще доведат до по-големи загуби на радиация.
Усвояване на CO2 от океана
Тъй като концентрацията на CO2 в атмосферата на Земята е по-висока, способността на океаните да всмукват този газ се усилва. Въпреки това, няма сигурност по отношение на бъдещата дарба на океана да поема CO2, защото процесът зависи и от други фактори, като стратификацията (начинът на отвесно систематизиране на температурата и солеността) и измененията в термохалинната циркулация на океана.
В умозаключение, внезапни промени в климата са се случвали и преди на планетата Земя. Проблемът с актуалната заплаха от необратимо изменение на климата е, че човешкото общество е приспособило стопанската система си към настоящето положение на екосистемите, водните запаси, селското стопанство и така нататък Възможността за загуба на биологично многообразие, липса на прясна вода, повишение на морското ниво, обществени и здравни проблеми и всички други последствия, до които изменението на климата може да докара, ни изправят пред неподготвени стопански системи и общества. Приспособяването към бързо изменящите се климатични условия ще бъде мъчно или невероятно за доста от екосистемите, от които зависи индивидът за своето оцеляване. Изчислените стопански разноски са големи и ще доведат до доста катаклизми в свят от над 7 милиарда души, от които понастоящем 1,7 милиарда живеят в безспорна беднотия.
Кредит заглавна фотография: (свободен лиценз).
В обявата са употребявани материали от:
Mетановите хидрати – най-обещаващият и рисков източник на сила в света, 2008, Събев Д., Природата в Европа и България: деградацията продължава, 2011, Abrupt climate change, Wikipedia, Adam D., 2009, Amazon could shrink by 85% due to climate change, scientists say, available on: D., 2011, Mass tree deaths prompt fears of Amazon ‘climate tipping point’,, available on (Clark, P.U., (coordinating lead authors), E. Brook, E.R. Cook, T.L. Delworth, and K. Steffen (chapter lead authors)). U.S. Geological Survey, Reston, VA, 459 pp.Climate change feedback, Wikipedia, Methane clathrate, Wikipedia, Poverty, Wikipedia, available on: Ramanujan K., Humidity Relative to Earth’s Temperature, What are climate change feedback loops?,
Източник: novinata.bg
КОМЕНТАРИ