Klima - Climate

Podnebí je dlouhodobý charakter počasí v oblasti, který je obvykle zprůměrován po dobu 30 let. Přesněji jde o průměr a variabilitu meteorologických proměnných v čase od měsíců do milionů let. Některé z běžně měřených meteorologických veličin jsou teplota , vlhkost , atmosférický tlak , vítr a srážky . V širším smyslu je klima stav součástí klimatického systému , který zahrnuje oceán, pevninu a led na Zemi. Klima místa je ovlivněno jeho zeměpisnou šířkou / délkou , terénem a nadmořskou výškou , jakož i blízkými vodními plochami a jejich proudy.

Podnebí lze klasifikovat podle průměru a typických rozsahů různých proměnných, nejčastěji teploty a srážek. Nejčastěji používaným klasifikačním schématem byla klasifikace klimatu Köppen . Systém Thornthwaite, používaný od roku 1948, zahrnuje evapotranspiraci spolu s informacemi o teplotě a srážkách a používá se při studiu biologické rozmanitosti a toho, jak ji ovlivňují klimatické změny . Systémy Bergeron a Spatial Synoptic Classification se zaměřují na původ vzduchových hmot, které definují klima v regionu.

Paleoklimatologie je studium starověkého podnebí. Vzhledem k tomu, že před 19. stoletím je k dispozici jen velmi málo přímých pozorování klimatu, jsou paleoklima odvozena z proxy proměnných, které zahrnují nebiotické důkazy, jako jsou sedimenty nacházející se v jezerech a ledových jádrech , a biotické důkazy, jako jsou letokruhy a korály. Klimatické modely jsou matematické modely minulého, současného a budoucího klimatu. Ke změně klimatu může docházet v dlouhém i krátkém časovém období z různých faktorů; nedávné oteplování je diskutováno v rámci globálního oteplování . Globální oteplování má za následek přerozdělování. Například „změna průměrné roční teploty o 3 ° C odpovídá posunu izoterm o přibližně 300–400 km na zeměpisné šířce (v mírném pásmu) nebo o 500 m ve výšce. Očekává se proto, že druhy se budou pohybovat nahoru ve výšce nebo směrem k pólům v zeměpisné šířce v reakci na měnící se klimatické zóny “.

Definice

Klima (z řečtiny : κλίμα klima , což znamená sklon ) je běžně definováno jako průměrné počasí po dlouhou dobu. Standardní doba průměrování je 30 let, ale v závislosti na účelu lze použít i jiná období. Klima také zahrnuje jiné než průměrné statistiky, například veličiny každodenních nebo meziročních změn. Mezivládní panel pro změny klimatu (IPCC) 2001 definice glosář je následující:

Klima v užším smyslu je obvykle definováno jako „průměrné počasí“, nebo přesněji, jako statistický popis z hlediska průměru a variability příslušných veličin za období v rozmezí měsíců až tisíců nebo milionů let. Klasické období je 30 let, jak je definováno Světovou meteorologickou organizací (WMO). Tato množství jsou nejčastěji povrchovými proměnnými, jako je teplota, srážky a vítr. Klima v širším smyslu je stav klimatického systému, včetně statistického popisu.

Světová meteorologická organizace (WMO) popisuje „ klimatické normál “ (CN) jako „referenční body podle klimatologů slouží k porovnání aktuálních klimatologických trendy, které v minulosti nebo to, co je považováno za typické. CN je definována jako aritmetický průměr z klimatických prvku (např. teplota) po dobu 30 let. Používá se období 30 let, protože je dostatečně dlouhé na to, aby odfiltrovalo jakékoli meziroční rozdíly nebo anomálie, ale také dostatečně krátké na to, aby dokázalo ukázat delší klimatické trendy. “

WMO pochází z Mezinárodní meteorologické organizace, která zřídila technickou komisi pro klimatologii v roce 1929. Na svém zasedání v Wiesbadenu v roce 1934 označila technická komise třicetileté období od roku 1901 do roku 1930 jako referenční časový rámec pro normály klimatologických standardů. V roce 1982 WMO souhlasila s aktualizací klimatických norem a ty byly následně dokončeny na základě klimatických údajů od 1. ledna 1961 do 31. prosince 1990.

Rozdíl mezi podnebím a počasím je užitečně shrnut oblíbenou frází „Klima je to, co očekáváte, počasí je to, co dostanete“. V průběhu historických časových období existuje řada téměř konstantních proměnných, které určují klima, včetně zeměpisné šířky , nadmořské výšky, podílu pevniny na vodě a blízkosti oceánů a hor. Všechny tyto proměnné se mění pouze během období milionů let v důsledku procesů, jako je desková tektonika . Jiné klimatické determinanty jsou dynamičtější: termohalinní cirkulace oceánu vede k oteplení severního Atlantského oceánu o 5 ° C ve srovnání s jinými oceánskými pánvemi. Jiné mořské proudy přerozdělují teplo mezi pevninou a vodou v regionálnějším měřítku. Hustota a typ pokrytí vegetace ovlivňuje absorpci slunečního tepla, zadržování vody a srážky na regionální úrovni. Změny v množství atmosférických skleníkových plynů určují množství sluneční energie zadržované planetou, což vede ke globálnímu oteplování nebo globálnímu ochlazování . Proměnných, které určují klima, je mnoho a interakce jsou složité, ale panuje obecná shoda, že široké obrysy jsou chápány, alespoň pokud jde o determinanty historické změny klimatu.

Klimatická klasifikace

Existuje několik způsobů, jak zařadit klima do podobných režimů. Původně byly podnebí definovány ve starověkém Řecku, aby popisovaly počasí v závislosti na zeměpisné šířce místa. Moderní metody klasifikace klimatu lze široce rozdělit na genetické metody, které se zaměřují na příčiny klimatu, a empirické metody, které se zaměřují na účinky klimatu. Příklady genetické klasifikace zahrnují metody založené na relativní frekvenci různých typů vzduchových hmot nebo míst v rámci synoptických poruch počasí. Mezi příklady empirických klasifikací patří klimatické zóny definované odolností rostlin , evapotranspirací nebo obecněji klasifikací klimatu Köppen, která byla původně navržena k identifikaci podnebí asociovaného s určitými biomy . Společným nedostatkem těchto klasifikačních schémat je, že vytvářejí zřetelné hranice mezi zónami, které definují, spíše než postupný přechod klimatických vlastností, které jsou v přírodě běžnější.

Bergeron a Spatial Synoptic

Nejjednodušší klasifikace je ta, která zahrnuje vzduchové masy . Bergeronova klasifikace je nejrozšířenější formou klasifikace hmotnosti vzduchu. Klasifikace hmotnosti vzduchu obsahuje tři písmena. První písmeno popisuje jeho vlhkostní vlastnosti, přičemž c se používá pro kontinentální vzduchové hmoty (suché) a m pro námořní vzduchové hmoty (vlhké). Druhé písmeno popisuje tepelnou charakteristiku jeho zdrojové oblasti: T pro tropické , P pro polární , A pro arktické nebo antarktické, M pro monzunové , E pro rovníkové a S pro vynikající vzduch (suchý vzduch tvořený výrazným pohybem dolů v atmosféře ). Třetí písmeno se používá k označení stability atmosféry . Pokud je vzduchová hmota chladnější než zem pod ní, je označena k. Pokud je vzduchová hmota teplejší než zem pod ní, je označena w. Zatímco identifikace vzdušné hmoty byla původně používána při předpovědi počasí v padesátých letech minulého století, klimatologové začali na základě této myšlenky v roce 1973 zakládat synoptické klimatologie.

Na základě Bergeronova klasifikačního schématu je systém prostorové synoptické klasifikace (SSC). V rámci schématu SSC je šest kategorií: suchý polární (podobný kontinentálnímu polárnímu), suchý mírný (podobný námořnímu nadřízenému), suchý tropický (podobný kontinentálnímu tropickému), vlhký polární (podobný námořnímu polárnímu), vlhký mírný (hybrid) mezi námořními polárními a námořními tropickými) a Moist Tropical (podobně jako námořní tropické, námořní monzunové nebo námořní rovníkové).

Köppen

Měsíční průměrné povrchové teploty od roku 1961 do roku 1990. Toto je příklad toho, jak se klima liší podle polohy a ročního období
Měsíční globální snímky z NASA Earth Observatory (interaktivní SVG)

Köppenova klasifikace závisí na průměrných měsíčních hodnotách teploty a srážek. Nejčastěji používaná forma Köppenovy klasifikace má pět primárních typů označených A až E. Tyto primární typy jsou A) tropické, B) suché, C) mírné střední šířky, D) studené střední šířky a E) polární. Pět primárních klasifikací lze dále rozdělit na sekundární klasifikace, jako je deštný prales , monzun , tropická savana , vlhké subtropické , vlhké kontinentální , oceánské podnebí , středomořské podnebí , poušť , step , subarktické klima , tundra a polární ledová čepice .

Deštné pralesy se vyznačují vysokými srážkami , přičemž definice stanoví minimální běžné roční srážky mezi 1750 milimetry (69 palců) a 2000 milimetry (79 palců). Průměrné měsíční teploty přesahují 18 ° C (64 ° F) během všech měsíců v roce.

Monzun je sezónní převládající vítr, který trvá několik měsíců, ohlašovat období dešťů dané oblasti. Regiony v Severní Americe , Jižní Americe , subsaharské Africe , Austrálii a východní Asii jsou monzunové režimy.

Svět je zatažený a slunečný. Mapa NASA Earth Observatory využívající data shromážděná v období od července 2002 do dubna 2015.

Tropická savana je pastviny biom nachází v semiaridních na polo- vlhký klimatických oblastech subtropických a tropických šířkách , přičemž průměrné teploty zůstává na nebo nad 18 ° C (64 ° F) po celý rok, a srážky mezi 750 mm (30 in) a 1270 milimetrů (50 palců) ročně. Jsou rozšířené v Africe a nacházejí se v Indii , severních částech Jižní Ameriky , Malajsii a Austrálii .

Oblačnost podle měsíce pro rok 2014. Pozemská observatoř NASA

Vlhké subtropické klima zóna, kde zimní dešťové srážky (a někdy sněžení ) je spojena s velkými bouřemi , že Westerlies vola od západu k východu. Většina letních srážek se vyskytuje během bouřek a občasných tropických cyklónů . Vlhké subtropické podnebí leží na východní straně kontinentů, zhruba mezi šířkami 20 ° a 40 ° stupňů od rovníku .

Vlhké kontinentální klima se vyznačuje proměnlivým vzory počasí a velké sezónní teplotní odchylky. Místa s více než třemi měsíci průměrných denních teplot nad 10 ° C (50 ° F) a teplotou nejchladnějšího měsíce pod -3 ° C (27 ° F) a která nesplňují kritéria pro suché nebo polosuché klima , jsou klasifikovány jako kontinentální.

Oceánské klima se obvykle nachází podél západního pobřeží ve středu šířkách všech světových kontinentech, a v jihovýchodní Austrálii a je doprovázena bohatým srážení po celý rok.

Klima Mediterranean režim se podobá klimatu zemí ve Středomoří , část západní Severní Americe , část západní a jižní Austrálii , v jihozápadní Jižní Africe a v některých částech centrální Chile . Klima se vyznačuje horkými, suchými léty a chladnými, vlhkými zimami.

Step je suchý trávníků s ročním rozsahu teplot v létě do 40 ° C (104 ° F), a v zimním období až do -40 ° C (-40 ° F).

Subarktický klima má malé srážení, a měsíční teploty, které jsou vyšší než 10 ° C (50 ° F) po dobu jednoho až tří měsíců v roce, s trvale zmrzlé půdy ve velké části oblasti v důsledku chladné zimy. Zimy v subarktickém podnebí obvykle zahrnují až šest měsíců teplot v průměru pod 0 ° C (32 ° F).

Mapa arktické tundry

Tundra se vyskytuje na daleké severní polokouli , severně od pásu tajgy , včetně rozsáhlých oblastí severního Ruska a Kanady .

Polární ledová čepička , nebo polární led list, je vysoce šířky oblast na planetě nebo měsíci , který se vztahuje na ledu . Ledové čepice se tvoří, protože oblasti s vysokou šířkou přijímají ze slunce méně energie jako sluneční záření než rovníkové oblasti, což má za následek nižší povrchové teploty .

Poušť je krajina formuláře nebo oblast, která přijímá jen velmi málo srážek . Pouště mají obvykle velký denní a sezónní teplotní rozsah, s vysokými nebo nízkými teplotami, v závislosti na denních teplotách (v létě až 45 ° C nebo 113 ° F) a nízkými nočními teplotami (v zimě až 0 ° C nebo 32 ° F) kvůli extrémně nízké vlhkosti . Mnoho pouští tvoří dešťové stíny , protože hory blokují cestu vlhkosti a srážek do pouště.

Thornthwaite

Srážky podle měsíce

Tato metoda klasifikace klimatu, kterou navrhl americký klimatolog a geograf CW Thornthwaite , monitoruje rozpočet půdní vody pomocí evapotranspirace. Monitoruje podíl celkových srážek použitých k výživě vegetace na určité oblasti. Používá indexy, jako je index vlhkosti a index suchosti, k určení vlhkostního režimu oblasti na základě průměrné teploty, průměrných srážek a průměrného typu vegetace. Čím nižší je hodnota indexu v dané oblasti, tím je oblast sušší.

Klasifikace vlhkosti zahrnuje klimatické třídy s deskriptory, jako jsou hyperhumidní, vlhké, subhumidní, subaridní, polosuché (hodnoty −20 až −40) a suché (hodnoty nižší než −40). Vlhké oblasti zažívají každý rok více srážek než vypařování, zatímco suché oblasti každoročně více odpařují než srážky. Celkem 33 procent zemské pevniny je považováno za suché nebo polosuché, včetně jihozápadní Severní Ameriky, jihozápadní Jižní Ameriky, většiny severní a malé části jižní Afriky, jihozápadu a částí východní Asie, jakož i velké části Austrálie. Studie naznačují, že účinnost srážek (PE) v rámci indexu vlhkosti Thornthwaite je v létě nadhodnocena a v zimě podhodnocena. Tento index lze efektivně použít ke stanovení počtu druhů býložravců a savců v dané oblasti. Index se také používá při studiích změny klimatu.

Tepelné klasifikace v rámci schématu Thornthwaite zahrnují mikrotermální, mezotermální a megatermální režimy. Mikrotermální klima je jednou z nízkých ročních průměrných teplot, obvykle mezi 0 ° C (32 ° F) a 14 ° C (57 ° F), která zažívá krátká léta a má potenciální odpařování mezi 14 centimetry (5,5 palce) a 43 centimetry ( 17 palců). Mezotermální klima postrádá trvalé teplo nebo přetrvávající chlad, s potenciálním odpařováním mezi 57 cm (22 palců) a 114 cm (45 palců). Megathermální klima je klima s přetrvávajícími vysokými teplotami a bohatými srážkami, s potenciálním ročním odpařováním přesahujícím 114 centimetrů (45 palců).

Záznam

Paleoklimatologie

Paleoklimatologie je studium minulého klimatu ve velkém období historie Země . Používá důkazy z ledových příkrovů, letokruhů, sedimentů, korálů a hornin k určení minulého stavu klimatu. Ukazuje období stability a období změn a může indikovat, zda se změny řídí vzory, jako jsou pravidelné cykly.

Moderní

Podrobnosti o moderním klimatickém záznamu jsou známy díky měření z takových meteorologických přístrojů, jako jsou teploměry , barometry a anemometry, během několika posledních století. Nástroje používané ke studiu počasí v moderním časovém měřítku, jejich známé chyby, jejich bezprostředního prostředí a jejich expozice se v průběhu let měnily, což je třeba vzít v úvahu při studiu klimatu minulých staletí.

Variabilita klimatu

Variabilita klimatu je termín, který má popisovat odchylky průměrného stavu a dalších charakteristik klimatu (například šance nebo možnost extrémního počasí atd.) „Ve všech prostorových a časových měřítcích, které přesahují jednotlivé meteorologické jevy“. Zdá se, že některá variabilita není způsobena systematicky a vyskytuje se v náhodných časech. Této variabilitě se říká náhodná variabilita nebo šum . Na druhé straně se periodická variabilita vyskytuje relativně pravidelně a v odlišných režimech variability nebo klimatických vzorců.

Existují úzké korelace mezi klimatickými oscilacemi Země a astronomickými faktory ( změny barycenter , sluneční variace , tok kosmického záření , zpětná vazba albedo mraků , Milankovic cykly ) a způsoby distribuce tepla mezi klimatickým systémem oceán-atmosféra. V některých případech mohou být současné, historické a paleoklimatologické přírodní oscilace maskovány výraznými sopečnými erupcemi , nárazovými událostmi , nesrovnalostmi v zástupných datech klimatu , procesy pozitivní zpětné vazby nebo antropogenními emisemi látek, jako jsou skleníkové plyny .

V průběhu let se definice proměnlivosti klimatu a související termín změna klimatu posunuly. Zatímco termín změna klimatu nyní znamená změnu, která je jak dlouhodobá, tak lidské příčinné souvislosti, v šedesátých letech 20. století bylo slovo změna klimatu používáno pro to, co nyní popisujeme jako klimatickou variabilitu, tedy klimatické nesrovnalosti a anomálie.

Klimatická změna

Průměrné globální teploty od roku 2010 do roku 2019 ve srovnání se základním průměrem od roku 1951 do roku 1978. Zdroj: NASA .
Pozorovaná teplota NASA vs. průměr 1850–1900 používaný IPCC jako předindustriální základní linie. Primární hybnou silou zvýšených globálních teplot v průmyslové éře je lidská činnost, přičemž přírodní síly zvyšují variabilitu.

Změna klimatu je variace globálního nebo regionálního klimatu v průběhu času. Odráží změny variability nebo průměrného stavu atmosféry v časových měřítcích v rozmezí od desetiletí do milionů let. Tyto změny mohou být způsobeny procesy uvnitř Země, vnějšími silami (např. Změnami intenzity slunečního světla) nebo v poslední době lidskými aktivitami. V nedávné době, zvláště v kontextu environmentální politiky , termín „změna klimatu“ často označuje pouze změny v moderním klimatu, včetně nárůstu průměrné povrchové teploty známé jako globální oteplování . V některých případech je tento termín také používán s předpokladem lidské příčinné souvislosti, jak je uvedeno v Rámcové úmluvě OSN o změně klimatu (UNFCCC). UNFCCC používá „variabilitu klimatu“ pro variace způsobené lidmi.

Země v minulosti prošla pravidelnými klimatickými změnami, včetně čtyř hlavních dob ledových . Ty se skládají z období ledovců, kde jsou podmínky chladnější než normální, oddělené meziledovými obdobími. Akumulace sněhu a ledu během doby ledové zvyšuje povrchové albedo , které odráží více sluneční energie do prostoru a udržuje nižší atmosférickou teplotu. Nárůsty skleníkových plynů , například vulkanickou činností , mohou zvýšit globální teplotu a vyvolat meziledové období. Navrhované příčiny období doby ledové zahrnují polohy kontinentů , variace na oběžné dráze Země, změny solárního výkonu a vulkanismus.

Klimatické modely

Klimatické modely využívají kvantitativní metody k simulaci interakcí atmosféry , oceánů , povrchu pevniny a ledu. Používají se k různým účelům; od studia dynamiky počasí a klimatického systému po projekce budoucího klimatu. Všechny klimatické modely vyvažují nebo téměř vyvažují přicházející energii jako elektromagnetické záření s krátkými vlnami (včetně viditelného) na Zemi s odchozí energií jako elektromagnetické záření dlouhé vlny (infračervené) ze Země. Jakákoli nerovnováha má za následek změnu průměrné teploty Země.

Nejčastěji se hovoří o použití těchto modelů v posledních letech o jejich použití k odvození důsledků nárůstu skleníkových plynů v atmosféře, především oxidu uhličitého (viz skleníkový plyn ). Tyto modely předpovídají vzestupný trend globální průměrné povrchové teploty , přičemž nejrychlejší nárůst teploty se předpokládá pro vyšší zeměpisné šířky severní polokoule.

Modely se mohou pohybovat od relativně jednoduchých až po poměrně složité:

  • Jednoduchý model přenosu sálavého tepla, který zachází se Zemí jako s jediným bodem a průměruje odchozí energii
  • toto lze rozšířit vertikálně (radiačně-konvektivní modely) nebo horizontálně
  • konečně (spojené) globální klimatické modely atmosféra – oceán – mořský led diskriminují a řeší úplné rovnice pro přenos hmoty a energie a výměnu záření.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy