✖


Jump to content

Климатическая инерция

Социальные элементы инерции предотвращают резкие изменения в путях выбросов парниковых газов, в то время как физическая инерция системы Земли замедляет реакцию температуры поверхности.

Климатическая инерция или инерция изменения климата планеты — это явление, при котором климатическая система демонстрирует сопротивление или медлительность в отклонении от заданного динамического состояния . Она может сопровождать стабильность и другие эффекты обратной связи в сложных системах и включает в себя инерцию, проявляемую физическими движениями материи и обменами энергией. Этот термин представляет собой разговорный оборот, используемый для охвата и общего описания набора взаимодействий, которые расширяют временные рамки чувствительности климата . Инерция связана с движущими силами изменения климата и мерами реагирования на него.

Увеличение выбросов углерода от ископаемого топлива является основным инерционным фактором изменения климата Земли в последние десятилетия и возросло вместе с коллективной социально-экономической инерцией ее 8 миллиардов жителей. [1] [2] Многие компоненты системы демонстрируют инерционную реакцию на этот драйвер, также известную как форсирование . Темпу роста глобальной приземной температуры (GST) особенно сопротивлялись 1) тепловая инерция поверхности планеты, прежде всего ее океана, [3] [4] и 2) инерционное поведение в рамках обратной связи углеродного цикла . [5] Различные другие биогеохимические обратные связи способствовали дальнейшей устойчивости. Энергия, накопленная в океане в результате инерционных реакций, главным образом определяет краткосрочные необратимые изменения, известные как климатические обязательства . [6]

Инерционные реакции Земли важны, поскольку они обеспечивают многообразию жизни на планете и ее человеческой цивилизации дополнительное время для адаптации к приемлемой степени планетарных изменений. Однако неадаптируемых изменений, подобных тем, которые сопровождают некоторые переломные моменты, можно избежать только при условии раннего понимания и снижения риска таких опасных последствий. [7] [8] Это связано с тем, что инерция также задерживает значительное потепление поверхности до тех пор, пока не будут приняты меры по быстрому сокращению выбросов. [9] [10] Целью моделирования комплексной оценки , обобщенной, например, как «Общие социально-экономические пути» (SSP), является изучение рисков системы Земли , которые сопровождают большую инерцию и неопределенность в траектории человеческих движущих сил изменений. [11]

Инерционные сроки

[ редактировать ]
Время реагирования на климатические воздействия [12]
Система Земли
Компонент 		Время
Постоянный
(годы) 		Ответ
Режимы
Атмосфера
Водяной пар
и облака 		10 −2 -10 ЕС, туалет
Следовые газы 10 −1 -10 8 СС
Гидросфера
Океан Смешанный
Слой 		10 −1 -10 ЕС, туалет,
СС
Глубокий океан 10-10 3 ЕС, CC
Литосфера
Поверхность земли
и почвы 		10 −1 -10 2 ЕС, туалет,
СС
Подземный
Отложения 		10 4 -10 9 СС
Криосфера
Ледники 10 −1 -10 ЕС, туалет
Морской лед 10 −1 -10 ЕС, туалет
Ледяные покровы 10 3 -10 6 ЕС, туалет
Биосфера
Верхний Марин 10 −1 -10 2 СС
Земной 10 −1 -10 2 туалет, CC
EC= энергетический цикл
WC= круговорот воды CC= цикл углерода

Палеоклиматические данные показывают, что климатическая система Земли развивалась разными путями и в разных временных масштабах. Его относительно стабильные состояния, которые могут сохраняться на протяжении многих тысячелетий, прерывались короткими или длительными переходными периодами относительной нестабильности. [13] : 19–72  Исследования чувствительности и инерции климата связаны с количественной оценкой самого основного способа , которым устойчивое возмущающее возмущение приведет к отклонению системы в пределах или первоначально от ее относительно стабильного состояния нынешней эпохи голоцена . [14] [15]

« Постоянные времени » являются полезными показателями для суммирования воздействий первого порядка (линейных) различных инерционных явлений как в простых, так и в сложных системах. Они количественно определяют время, по истечении которого 63% полного выходного отклика происходит после ступенчатого изменения входного сигнала. Они наблюдаются на основе данных или могут быть оценены с помощью численного моделирования или анализа сосредоточенной системы . Земли В науке о климате эти методы могут быть применены к энергетическому циклу , круговороту воды , углеродному циклу и т. д. [12] Например, тепла перенос и хранение в океане, криосфере, на суше и в атмосфере являются элементами сосредоточенного термического анализа. [16] [17] : 627  Время реакции на радиационное воздействие через атмосферу обычно увеличивается с глубиной под поверхностью.

Инерционные постоянные времени указывают базовую скорость вынужденных изменений, но длинные значения не гарантируют долгосрочную эволюцию системы по плавному пути. многочисленные опрокидывающие элементы более высокого порядка, имеющие различные пороги срабатывания и временные рамки перехода. В нынешнем состоянии Земли были идентифицированы [18] [19] Такие события могут спровоцировать нелинейную перестройку внутренних энергетических потоков наряду с более быстрыми изменениями климата и/или других систем в региональном и глобальном масштабе. [13] : 10–15, 73–76 

Время реагирования на изменение климата

[ редактировать ]

Реакция глобальной приземной температуры (GST) на ступенчатое удвоение концентрации CO 2 в атмосфере и возникающее в результате воздействие определяется как равновесная чувствительность климата (ECS). Реакция ECS распространяется на короткие и длительные временные рамки, однако основная постоянная времени, связанная с ECS, была определена Джулом Чарни , Джеймсом Хансеном и другими как полезный показатель, помогающий определять политику. [10] [20] RCP , SSP и другие подобные сценарии также использовались исследователями для моделирования скорости вынужденных изменений климата. в океане и на суше По определению, ECS предполагает, что текущие выбросы будут компенсировать поглотители углерода после поэтапного изменения содержания CO 2 в атмосфере . [10] [21]

Время отклика ECS пропорционально ECS и в основном регулируется тепловой инерцией самого верхнего перемешанного слоя и прилегающих нижних слоев океана. [16] Основные постоянные времени, соответствующие результатам климатических моделей, варьируются от нескольких десятилетий, когда ECS низкая, до целого столетия, когда ECS высокая. Частично расхождения между оценками возникают из-за различных подходов к переносу тепла в глубины океана . [4] [10]

Компоненты

[ редактировать ]

Тепловая инерция

[ редактировать ]
Смотрите также: Объемная теплоемкость § Тепловая инерция
Наблюдаемое накопление энергии в океанических, наземных, ледяных и атмосферных компонентах климатической системы Земли с 1960 года. [22] Скорость роста частично замедлилась из-за тепловой инерции системы.

Тепловая инерция — это термин, обозначающий наблюдаемую задержку температурной реакции тела во время теплопередачи. Тело с большой тепловой инерцией может хранить большое количество энергии благодаря своей объемной теплоемкости и может эффективно передавать энергию в соответствии со своим коэффициентом теплопередачи . Последствия тепловой инерции по своей сути выражаются во многих обратных реакциях изменения климата из-за их температурной зависимости; в том числе благодаря сильной стабилизирующей обратной связи реакции Планка .

Инерция океана

[ редактировать ]

Земли Мировой океан является крупнейшим термальным резервуаром , который регулирует климат планеты ; выступая одновременно в качестве поглотителя и источника энергии. [3] Тепловая инерция океана задерживает глобальное потепление на десятилетия или столетия. Это учтено в моделях глобального климата и подтверждено измерениями содержания тепла в океане . [7] [23] Наблюдаемая переходная чувствительность климата пропорциональна временной шкале тепловой инерции более мелкого океана. [24]

Инерция ледникового покрова

[ редактировать ]

Даже после того, как выбросы CO 2 снизятся, таяние ледяных щитов продолжится и приведет к дальнейшему повышению уровня моря на протяжении столетий. Более медленная передача тепла в чрезвычайно глубокие океаны, подземные отложения и толстые ледяные покровы будет продолжаться до тех пор, пока не новое равновесие системы Земли . будет достигнуто [25]

Вечная мерзлота также требует больше времени, чтобы отреагировать на потепление планеты из-за тепловой инерции из-за богатых льдом материалов и толщины вечной мерзлоты. [26]

Инерция из-за обратной связи углеродного цикла

[ редактировать ]
См. Также: Обратная связь об изменении климата § Углеродный цикл.
Импульсный отклик после впрыска 100 Гт CO 2 в атмосферу Земли. [27] Относительный инерционный эффект положительной и отрицательной обратной связи в первые годы жизни определяется частотой пульса, которая в конечном итоге сохраняется.

Обратная связь углеродного цикла Земли включает в себя дестабилизирующую положительную обратную связь (идентифицированную как обратная связь климата и углерода), которая продлевает потепление на столетия, и стабилизирующую отрицательную обратную связь (идентифицированную как обратная связь концентрации углерода), которая ограничивает окончательную реакцию потепления на выбросы ископаемого углерода. Краткосрочный эффект от выбросов асимметричен, причем последний механизм примерно в четыре раза сильнее. [5] [28] и приводит к значительному чистому замедлению инерции климатической системы в течение первых нескольких десятилетий после выбросов. [9]

Экологическая инерция

[ редактировать ]
Основные статьи: Экологическая стабильность и экологическая устойчивость

В зависимости от экосистемы последствия изменения климата могут проявиться быстро, в то время как другим потребуется больше времени для реагирования. Например, обесцвечивание кораллов может произойти за один теплый сезон, тогда как деревья могут сохраняться десятилетиями в условиях меняющегося климата, но не иметь возможности восстанавливаться. Как следствие, изменения в частоте экстремальных погодных явлений могут привести к нарушению экосистем, в зависимости от индивидуального времени реакции видов. [25]

Политические последствия инерции

[ редактировать ]

МГЭИК пришла к выводу , что инерция и неопределенность климатической системы, экосистем и социально-экономических систем подразумевают необходимость учитывать пределы безопасности. Таким образом, устанавливая стратегии, цели и графики для предотвращения опасного вмешательства в результате изменения климата. Кроме того, МГЭИК в своем отчете 2001 года пришла к выводу, что на стабилизацию концентрации CO 2 в атмосфере , температуры или уровня моря влияют: [25]

  • Инерция климатической системы, которая приведет к продолжению изменения климата в течение периода после по смягчению последствий . принятия мер [8] [29]
  • Неопределенность относительно местоположения возможных порогов необратимых изменений и поведения системы вблизи них.
  • Между принятием целей по смягчению последствий и их достижением проходит определенное время.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Объяснитель: как «Общие социально-экономические пути» исследуют будущее изменение климата» . Карбоновое резюме . 19 апреля 2018 года . Проверено 14 февраля 2023 г.
  2. ^ Риахи, Кейван; ван Вуурен, Детлеф П.; Криглер, Эльмар; Эдмондс, Джей; О'Нил, Брайан С.; Фухимори, Шиничиро; Бауэр, Нико; Кальвин, Кэтрин; Деллинк, Роб; Фрико, Оливер; Лутц, Вольфганг (1 января 2017 г.). «Общие социально-экономические пути и их последствия для энергетики, землепользования и выбросов парниковых газов: обзор» . Глобальное изменение окружающей среды . 42 : 153–168. дои : 10.1016/j.gloenvcha.2016.05.009 . hdl : 10044/1/78069 . ISSN   0959-3780 .
  3. ^ Jump up to: а б Мишон Скотт (24 апреля 2006 г.). «Большое тепловое ведро Земли» . Земная обсерватория НАСА.
  4. ^ Jump up to: а б Грегори, Дж. М. (1 июля 2000 г.). «Вертикальный перенос тепла в океане и его влияние на изменение климата, зависящее от времени». Климатическая динамика . 16 (7): 501–515. Бибкод : 2000ClDy...16..501G . дои : 10.1007/s003820000059 . S2CID   54695479 .
  5. ^ Jump up to: а б Грегори, Дж. М.; Джонс, компакт-диск; Кадуле, П.; Фридлингштейн, П. (2009). «Количественная оценка обратной связи углеродного цикла» (PDF) . Журнал климата . 22 (19): 5232–5250. Бибкод : 2009JCli...22.5232G . дои : 10.1175/2009JCLI2949.1 .
  6. ^ Мэтьюз, JBR; Мёллер, В.; ван Дименн, Р.; Фуглесведт-младший; и др. (09.08.2021). «Приложение VII: Глоссарий». В Массон-Дельмотте, Валери ; Чжай, Панмао ; Пирани, Анна; Коннорс, Сара Л.; Пеан, Клотильда; и др. (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . МГЭИК / Издательство Кембриджского университета . стр. 2215–2256. дои : 10.1017/9781009157896.022 . ISBN  9781009157896 .
  7. ^ Jump up to: а б Хансен, Джеймс; Хареча, Пушкир; Сато, Макико; Массон-Дельмотт, Валери ; и др. (3 декабря 2013 г.). «Оценка «опасного изменения климата»: необходимое сокращение выбросов углерода для защиты молодежи, будущих поколений и природы» . ПЛОС ОДИН . 8 (12): е81648. Бибкод : 2013PLoSO...881648H . дои : 10.1371/journal.pone.0081648 . ПМЦ   3849278 . ПМИД   24312568 .
  8. ^ Jump up to: а б Тебальди, Клаудия; Фридлингштейн, Пьер (13 октября 2017 г.). «Запоздалое обнаружение преимуществ смягчения последствий изменения климата из-за инерции и изменчивости климата» . Труды Национальной академии наук . 110 (43): 17229–17234. дои : 10.1073/pnas.1300005110 . ПМЦ   3808634 . ПМИД   24101485 .
  9. ^ Jump up to: а б Мэтьюз, Х. Дэймон; Соломон, Сьюзен (26 апреля 2013 г.). «Необратимое не означает неизбежное» (PDF) . Наука . 340 (6131). Американская ассоциация содействия развитию науки: 438–439. Бибкод : 2013Sci...340..438M . дои : 10.1126/science.1236372 . ПМИД   23539182 . S2CID   44352274 .
  10. ^ Jump up to: а б с д Хансен, Джеймс Э.; Сато, Макико; Саймонс, Леон; Назаренко Лариса С.; Сангха, Изабель; Кареча, Пушкир; Захос, Джеймс С.; фон Шукманн, Карина; Леб, Норман Г.; Осман, Мэтью Б.; и др. (2 ноября 2023 г.). «Глобальное потепление на подходе» . Оксфордский открытый доклад об изменении климата . 3 (1): кгад008. дои : 10.1093/oxfclm/kgad008 .
  11. ^ Вейант, Джон (2017). «Некоторые вклады моделей комплексной оценки глобального изменения климата» . Обзор экономики и политики окружающей среды . 11 (1): 115–137. дои : 10.1093/reep/rew018 . ISSN   1750-6816 .
  12. ^ Jump up to: а б Жуссом, Сильви (1999). Климат от сегодняшнего дня к завтрашнему дню . Париж: Издания CNRS - CEA. ISBN  978-2271057327 .
  13. ^ Jump up to: а б Национальный исследовательский совет (2002 г.). Резкое изменение климата: неизбежные сюрпризы . Национальная академическая пресса. дои : 10.17226/10136 . ISBN  978-0-309-13304-3 .
  14. ^ Маркотт, Шон А.; Шакун, Джереми Д.; Кларк, Питер У.; Микс, Алан С. (8 марта 2013 г.). «Реконструкция региональной и глобальной температуры за последние 11 300 лет» . Наука . 339 (6124): 1198–1201. Бибкод : 2013Sci...339.1198M . CiteSeerX   10.1.1.383.902 . дои : 10.1126/science.1228026 . ПМИД   23471405 . S2CID   29665980 .
  15. ^ Штеффен, Уилл; Рокстрем, Йохан; Ричардсон, Кэтрин; Лентон, Тимоти М.; Фолке, Карл; Ливерман, Диана; Саммерхейс, Коллин П.; Барноски, Энтони Д.; Корнелл, Сара Э.; Распятие, Мишель; и др. (6 августа 2018 г.). «Траектории системы Земли в антропоцене» . ПНАС . 116 (33): 8252–8259. Бибкод : 2018PNAS..115.8252S . дои : 10.1073/pnas.1810141115 . ПМК   6099852 . ПМИД   30082409 .
  16. ^ Jump up to: а б Хансен, Дж.; Рассел, Г.; Лацис, А.; Фунг, И.; Ринд, Д.; Стоун, П. (1985). «Время реагирования на климат: зависимость от чувствительности климата и смешивания океанов» (PDF) . Наука . 229 (4716): 857–850. Бибкод : 1985Sci...229..857H . дои : 10.1126/science.229.4716.857 . ПМИД   17777925 . S2CID   22938919 .
  17. ^ Джеральд Р. Норт (1988). «Уроки моделей энергетического баланса». В Майкле Э. Шлезингере (ред.). Физически обоснованное моделирование и моделирование климата и климатических изменений (под ред. Института перспективных исследований НАТО по физическому моделированию). Спрингер. ISBN  978-90-277-2789-3 .
  18. ^ Лентон, Тимоти М.; Хельд, Германн; Криглер, Эльмар; Холл, Джим В.; Лухт, Вольфганг; Рамсторф, Стефан; Шелльнхубер, Ханс Иоахим (12 февраля 2008 г.). «Переломные элементы климатической системы Земли» . ПНАС . 105 (6): 1786–1793. Бибкод : 2008PNAS..105.1786L . дои : 10.1073/pnas.0705414105 . ПМЦ   2538841 . ПМИД   18258748 .
  19. ^ Армстронг Маккей, Дэвид; Абрамс, Джесси; Винкельманн, Рикарда; Сакщевский, Борис; Лориани, Сина; Фетцер, Инго; Корнелл, Сара; Рокстрем, Йохан; Стаал, Арье; Лентон, Тимоти (9 сентября 2022 г.). «Глобальное потепление, превышающее 1,5°C, может спровоцировать многочисленные переломные моменты климата» . Наука . 377 (6611): eabn7950. дои : 10.1126/science.abn7950 . hdl : 10871/131584 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   36074831 . S2CID   252161375 .
  20. ^ Чарни, Дж. Г.; Аракава, А.; Бейкер диджей; Болин Б.; Дикинсон Р.Э.; Гуди РМ; Лейт CE; Стоммель Х.М.; Вунш CI (1979). Углекислый газ и климат: научная оценка (бесплатная загрузка в формате PDF) . Вашингтон, округ Колумбия, США: Издательство национальных академий. дои : 10.17226/12181 . ISBN  978-0-309-11910-8 .
  21. ^ Шервуд, Южная Каролина; Уэбб, MJ; Аннан, доктор юридических наук; Броня, КС; Форстер, премьер-министр; Харгривз, Дж. К.; Хегерль, Г.; Кляйн, SA; Марвел, К.Д.; Ролинг, Э.Дж.; и др. (22 июля 2020 г.). «Оценка чувствительности климата Земли с использованием нескольких доказательств» . Обзоры геофизики . 58 (4): e2019RG000678. Бибкод : 2020RvGeo..5800678S . дои : 10.1029/2019RG000678 . ПМК   7524012 . ПМИД   33015673 .
  22. ^ фон Шукман, К.; Ченг, Л.; Палмер, доктор медицины; Хансен, Дж.; Тассоне, К.; и др. (7 сентября 2020 г.). «Тепло, накопленное в системе Земли: куда уходит энергия?» . Данные науки о системе Земли . 12 (3): 2013–2041 гг. Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 . Бибкод : 2020ЕССД...12.2013В . дои : 10.5194/essd-12-2013-2020 . hdl : 20.500.11850/443809 .
  23. ^ Ченг, Лицзин; Фостер, Грант; Хаусфатер, Зик; Тренберт, Кевин Э.; Авраам, Джон (2022). «Улучшенная количественная оценка скорости потепления океана» . Журнал климата . 35 (14): 4827–4840. Бибкод : 2022JCli...35.4827C . дои : 10.1175/JCLI-D-21-0895.1 .
  24. ^ Ройс, BSH; Лам, Ш. (25 июля 2013 г.). «Равновесная чувствительность климата Земли и тепловая инерция». arXiv : 1307.6821 [ physical.ao-ph ].
  25. ^ Jump up to: а б с «Изменение климата 2001: сводный отчет» . МГЭИК . 2001 . Проверено 11 мая 2015 г.
  26. ^ МВт, Смит (1988). «Значение климатических изменений для вечной мерзлоты». п. 19. CiteSeerX   10.1.1.383.5875 .
  27. ^ Йоос, Ф.; Рот, Р.; Фуглестведт, Дж.С.; Питерс, врач общей практики; Энтинг, И.Г.; и др. (8 марта 2013 г.). «Функции импульсной реакции углекислого газа и климата для расчета показателей парниковых газов: многомодельный анализ» . Химия и физика атмосферы . 13 (5): 2793–2825 гг. Материал был скопирован из этого источника, который доступен по непортированной лицензии Creative Commons Attribution 3.0 . doi : 10.5194/acpd-12-19799-2012 . hdl : 20.500.11850/58316 .
  28. ^ Арчер, Дэвид (2009). «Время существования углекислого газа ископаемого топлива в атмосфере» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 37 (1): 117–34. Бибкод : 2009AREPS..37..117A . doi : 10.1146/annurev.earth.031208.100206 . hdl : 2268/12933 .
  29. ^ Самсет, Британская Колумбия; Фуглестведт, Дж.С.; Лунд, Монтана (7 июля 2020 г.). «Замедленное возникновение глобальной температурной реакции после смягчения последствий выбросов» . Природные коммуникации . 11 (3261): 3261. Бибкод : 2020NatCo..11.3261S . дои : 10.1038/s41467-020-17001-1 . ПМЦ   7341748 . ПМИД   32636367 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Climate_inertia&oldid=1221506474"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9a90d50c7d37d9e31ee62937e869a322__1714461180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9a/22/9a90d50c7d37d9e31ee62937e869a322.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Climate inertia - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)