Dlouhodobé účinky globálního oteplování - Long-term effects of global warming

Projekce nárůstu hladiny moře pro 21. století.
Viz také Dopady globálního oteplování. Tento článek se zaměřuje na účinky po roce 2100.

Očekává se, že budou různé dlouhodobé účinky globálního oteplování. Většina diskusí a výzkumů, včetně těch, které Mezivládní panel o změně klimatu (IPCC) se soustředí na účinky globální oteplování až do 2100, pouze s přehledem účinků nad rámec tohoto.

Ztráta ledu a stoupání hladiny moře

Kolaps Police Larsen B., který ukazuje zmenšující se rozsah police od roku 1998 do roku 2002
Hlavní článek: Arktické smrštění

Meltwater z tavení ledové příkrovy a ústup ledovce přispívá ke zvýšení budoucí hladina moře.[1]

Antarktida

Byly vyjádřeny obavy ohledně stability EU Západoantarktický ledový příkrov (WAIS). V roce 2002 Vaughan & Spouge tvrdil, že „WAIS se s největší pravděpodobností nezhroutí v příštích několika stoletích.“[2] V úvodním článku pro členy Národní akademie věd zvolen v roce 2005, Timothy Lenton a další naznačují, že ke kolapsu západoantarktického ledového příkrovu může dojít během tisíciletí. Konkrétně uvádějí: „I když je časový rámec velmi nejistý, v tomto tisíciletí může dojít ke kvalitativní změně WAIS, přičemž nejhorším scénářem je kolaps do 300 let. Pravděpodobnější je rychlý nárůst hladiny moře (více než 1 m za století) pocházet z WAIS než z Grónský ledový příkrov.".[3] Studie z roku 2015 zjistila, že za předpokladu kumulativních emisí fosilních paliv 10 000 gigatun uhlíku by se antarktický ledový štít mohl během následujících tisíciletí úplně roztavit, což přispělo k nárůstu hladiny moře o 58 metrů a během prvních 1000 let 30 metrů.[4]

Grónsko

Grónský ledový příkrov obsahuje dost sladká voda jako led ke zvýšení hladiny moře na celém světě o 7 metrů (23 ft).[1] Grónsko se může do roku 2100 dostatečně zahřát, aby zahájilo téměř úplné tavení po více než 1000 let.[5][6] James E. Hansen navrhuje, aby se této otázce nevěnovala dostatečná pozornost.[7]

Jedna studie naznačuje, že úplné roztavení grónského ledového příkrovu bude trvat 3000 let.[8] Tento údaj byl odvozen z předpokládaných úrovní skleníkové plyny po dobu trvání experimentu.

Jak grónský ledový příkrov ztrácí hmotu otelení jak ledovce, tak i roztavením ledu, mají všechny takové procesy tendenci urychlovat ztrátu ledového štítu.[9]

Události tisíciletí v časovém měřítku

Některé dlouhodobé účinky se vyskytují v průběhu tisíců, nikoli stovek let.

Narušení cirkulace termohalinem

Schéma dráhy cirkulace termohalinem. Modré cesty představují hlubinné proudy, zatímco červené cesty představují povrchové proudy
Viz také: Odstavení termohalinní cirkulace

Počáteční práce se zjednodušenými modely naznačovaly, že globální oteplování by mohlo způsobit vypnutí systému termohalinní cirkulace.[10] Tento efekt se nereplikuje ve složitější spojené atmosféře oceánu globální klimatické modely, které se nevypnou, ale zobrazují různé stupně zpomalení.

Může to trvat značnou dobu, jak zjistili Knutti a Stocker, opět ze zjednodušeného modelu, když: „… k termohalinním odstávkám může dojít tisíce let po zastavení oteplování.“[11]

Oceánská anoxie

Hlavní článek: Oceánská anoxie
Další informace: Dopady globálního oteplování na oceány

Jedna studie naznačuje, že množství kyslíku rozpuštěného v oceánech může klesat, což má nepříznivé důsledky pro život v oceánu.[12] Tento účinek byl stanoven pomocí a běh modelu 100 000 let. Vědci předpovídali:

… Závažné dlouhodobé vyčerpání kyslíku v oceánu a také velké rozšíření minimálních zón kyslíku v oceánu pro scénáře s vysokými emisemi nebo vysokou citlivostí na klima. Zjistili jsme, že zpětné vazby o klimatu v systému Země zesilují sílu a trvání globálního oteplování, ohřevu oceánu a vyčerpání kyslíku. Snížená rozpustnost kyslíku z oteplování povrchových vrstev odpovídá za většinu zvýšeného vyčerpání kyslíku v horních 500 m oceánu. Možné oslabení převrácení oceánu a konvekce vedou k dalšímu vyčerpání kyslíku, také v hlubokém oceánu.

Další výzkum Leibnizova institutu pro mořské vědy předpovídá, že minimální kyslíkové zóny, zejména v Pacifiku, se rozšiřují, přičemž se odhaduje celkové snížení hladin kyslíku v oceánu z 1% na 7% do konce století.[13]

Klatrátový rozklad

Celosvětová distribuce potvrzených nebo odvozených sedimentů nesoucích hydráty plynů na moři, 1996.
Zdroj: USGS
Viz také: Klatrát metanu

Klatrát metanu, nazývaný také hydrát methanu, je forma voda led který obsahuje velké množství metan v rámci jeho krystal struktura. Pod sedimenty na oceánských podlahách Země byly nalezeny extrémně velké zásoby methanu klatrátu (odhadováno na 3000[14]–11,000[15] gigaton, neboli GT, uhlíku).

MacDonald navrhuje, aby objemy klatrátů byly „asi 11 000 Gt uhlíku pro oceánské sedimenty a asi 400 Gt pro sedimenty v oblastech permafrostu“.[15] Buffett a Archer předpovídají „případné uvolnění 2 000–4 000 Gt C v reakci na ~ 2 000 Gt C uvolnění antropogenního uhlíku“,[16] pro které nenavrhují žádný časový harmonogram.

Archer uvažoval o časovém měřítku a rozhodl, že „… na delších časových stupnicích 1–10 [tisíc let] může dojít k pozitivní zpětné vazbě s teplotou oceánu, což zesiluje dlouhodobý dopad antropogenního podnebí. CO
2 uvolnění."[17]

Úrovně oxidu uhličitého v atmosféře

Stabilizace globální průměrné teploty by vyžadovala velké snížení CO2 emise,[18] stejně jako snížení emisí jiných skleníkových plynů, jako je methan a oxid dusný.[18][19] Emise CO2 by bylo třeba snížit o více než 80% v poměru k jejich nejvyšší úrovni.[18] I kdyby toho bylo dosaženo, globální průměrné teploty by zůstaly blízko své nejvyšší úrovně po mnoho staletí, což by prodloužilo současný stav interglacial období nejméně o 100 000 let.[20][18] Od roku 2016 emise CO2 ze spalování fosilních paliv se přestal zvyšovat, ale Opatrovník uvádí, že je třeba je „snížit, aby měly skutečný dopad na změnu klimatu“. Mezitím se tento skleníkový plyn hromadí v atmosféře.[21] V této souvislosti New York Times uvedlo, že vědecká zařízení analyzující oceánský vzduch detekovala přebytek oxidu uhličitého v atmosféře „vzrostla nejvyšší zaznamenanou rychlostí v letech 2015 a 2016“.[22] Bylo navrženo, že tento nárůst CO2 Úrovně jsou výsledkem měnících se absorpčních vzorů oceánu a povrchu pevniny tak, že mohly dosáhnout hranice své schopnosti absorbovat oxid uhličitý.[22]

Dlouhodobý návrat k rovnováze

Další informace: Oceánský uhlíkový cyklus

Po PETM vrcholu došlo k prodlouženému období ochlazování nebo „úderu podnebí“.[23]

Zatímco teplé povrchové vody oceánů mají omezenou schopnost absorbovat antropogenní oxid uhličitý, nejchladnější povrchové vody v blízkosti pólů (2–3% povrchů oceánů) mohou přenášet významná množství oxidu uhličitého do hlubinných zásob. V průběhu mnoha staletí tento proces a proces absorpce oxidu uhličitého vápenatého na pevnině a v oceánech odstraní 60–80% přebytku oxidu uhličitého.[24]

Magmatická skála při vystavení blízkému povrchovému prostředí velmi pomalu absorbuje oxid uhličitý zvětrávání rychlost, ale zvětrávání se zvyšuje v teplejším klimatu s vyššími srážkami, což proces urychluje. Toto geologické zvětrávání absorbuje zbývajících 20–40% antropogenního oxidu uhličitého po dobu desítek tisíc až stovek tisíc let.[24]

Dalším způsobem, jak tyto dlouhodobé účinky přivést zpět do rovnováhy, je porozumět povaze spojených přírodních a lidských systémů. Pokud bude proveden další výzkum zpětné vazby těchto systémů, mohou existovat lepší přístupy ke zmírnění negativních účinků, které jsou z těchto systémů odvozeny. Faktor prostředí # Socioekonomické faktory

Reference

  1. ^ A b „Climate Change 2001: The Scientific Basis“ (Tabulka 11.3). Mezivládní panel o změně klimatu. 2001-02-16. Citováno 2007-12-24.
  2. ^ Vaughan, D. G .; Spouge, J. R. (2002). „Odhad rizika kolapsu západoantarktického ledového štítu“. Klimatické změny. 52: 65–00. doi:10.1023 / A: 1013038920600.
  3. ^ Lenton, T. M .; Held, H .; Kriegler, E .; Hall, J. W .; Lucht, W .; Rahmstorf, S .; Schellnhuber, H. J. (2008). „Úvodní článek: Sklápěcí prvky v klimatickém systému Země“. Sborník Národní akademie věd. 105 (6): 1786–1793. Bibcode:2008PNAS..105.1786L. doi:10.1073 / pnas.0705414105. PMC  2538841. PMID  18258748.
  4. ^ Winkelmann, Ricarda; Levermann, Anders; Ridgwell, Andy; Caldeira, Ken (2015). „Spalování dostupných zdrojů fosilních paliv dostatečné k eliminaci antarktického ledového štítu“. Vědecké zálohy. 1 (8): e1500589. Bibcode:2015SciA .... 1E0589W. doi:10.1126 / sciadv.1500589. PMC  4643791. PMID  26601273.
  5. ^ Gregory JM; Huybrechts P; Raper SC (duben 2004). „Klimatologie: hrozba ztráty grónského ledového příkrovu“ (PDF). Příroda. 428 (6983): 616. Bibcode:2004 Natur.428..616G. doi:10.1038 / 428616a. PMID  15071587. Grónská ledová pokrývka by se v teplejším podnebí roztavila rychleji a je pravděpodobné, že bude odstraněna - s výjimkou zbytkových ledovců v horách - pokud se roční průměrná teplota v Grónsku zvýší o více než asi 3 ° C. To by zvýšilo celosvětovou průměrnou hladinu moře o 7 metrů po dobu 1000 let nebo déle. Ukazujeme zde, že koncentrace skleníkových plynů pravděpodobně dosáhnou úrovní před rokem 2100, které jsou dostatečné pro zvýšení teploty kolem této prahové hodnoty oteplování.
  6. ^ „Regionální změna hladiny moře“ (Obrázek 11.16). Mezivládní panel o změně klimatu.
  7. ^ J E Hansen (duben – červen 2007). "Vědecká zdrženlivost a vzestup hladiny moře". Environ. Res. Lett. 2 (2): 024002. arXiv:fyzika / 0703220. Bibcode:2007ERL ..... 2b4002H. doi:10.1088/1748-9326/2/2/024002.
  8. ^ Lowe, Jason; Jonathan M. Gregory; Jeff Ridley; Philippe Huybrechts; Robert J. Nicholls; Matthew Collins (leden 2006). „Úloha zvýšení hladiny moře a grónského ledového příkrovu v nebezpečné změně klimatu: důsledky pro stabilizaci klimatu“ (PDF). UK Met Office. Archivovány od originál (PDF) 27. března 2009. Citováno 2009-03-29.
  9. ^ Zwally, J .; Abdalati, W.; Herring, T .; Larson, K .; Saba, J .; Steffen, K. (červenec 2002). "Povrchové zrychlení vyvolané tavením grónského toku ledových štítů". Věda. 297 (5579): 218–222. Bibcode:2002Sci ... 297..218Z. doi:10.1126 / science.1072708. ISSN  0036-8075. PMID  12052902.
  10. ^ Schmittner, A .; Stocker, T. F. (1999). "Stabilita termohalinní cirkulace v experimentech globálního oteplování". Journal of Climate. 12 (4): 1117–1133. Bibcode:1999JCli ... 12.1117S. doi:10.1175 / 1520-0442 (1999) 012 <1117: TSOTTC> 2.0.CO; 2. ISSN  1520-0442.
  11. ^ Knutti, R .; Stocker, T. F. (2002). „Omezená předvídatelnost budoucí cirkulace termohalinem blízko prahu nestability“. Journal of Climate. 15 (2): 179–186. Bibcode:2002JCli ... 15..179K. CiteSeerX  10.1.1.318.7273. doi:10.1175 / 1520-0442 (2002) 015 <0179: LPOTFT> 2.0.CO; 2. ISSN  1520-0442.
  12. ^ Shaffer, G.; Olsen, S. M .; Pedersen, J. O. P. (2009). „Dlouhodobé vyčerpání kyslíku v oceánu v reakci na emise oxidu uhličitého z fosilních paliv“. Nature Geoscience. 2 (2): 105–109. Bibcode:2009NatGe ... 2..105S. doi:10.1038 / ngeo420.
  13. ^ Ocean Deoxygenation in a Warming World Ralph F. Keeling, Arne Körtzinger a Nicolas Gruber
  14. ^ Buffett, B .; Archer, D. (2004). „Globální soupis methanu klatrátu: citlivost na změny v hlubokém oceánu“ (PDF). Dopisy o Zemi a planetách. 227 (3–4): 185. Bibcode:2004E & PSL.227..185B. doi:10.1016 / j.epsl.2004.09.005.
  15. ^ A b Macdonald, G. J. (1990). "Role methanu klatrátů v minulém a budoucím podnebí". Klimatické změny. 16 (3): 247–281. Bibcode:1990ClCh ... 16..247 mil. doi:10.1007 / BF00144504.
  16. ^ Archer, D .; Buffett, B. (2005). „Časově závislá reakce globální oceánské klatrátové nádrže na klimatické a antropogenní působení“ (PDF). Geochemie Geofyzika Geosystémy. 6 (3): Q03002. Bibcode:2005GGG ..... 603002A. doi:10.1029 / 2004GC000854.
  17. ^ Archer, D .; Martin, P .; Buffett, B .; Brovkin, V .; Rahmstorf, S .; Ganopolski, A. (2004). „Význam teploty oceánu pro globální biogeochemii“. Dopisy o Zemi a planetách. 222 (2): 333–348. Bibcode:2004E a PSL.222..333A. doi:10.1016 / j.epsl.2004.03.011. hdl:11858 / 00-001M-0000-002E-1162-2.
  18. ^ A b C d
  19. ^ RÁMEČEK 2.1: Stabilizace a bez CO2 Skleníkové plyny (str., v: Kapitola 2: Emise, koncentrace a související faktory, v Národní rada pro výzkum 2011
  20. ^ Crucifix, Michel (14. ledna 2016). „Úzký únik Země před velkým mrazem“. Příroda. 529 (7585): 162–163. doi:10.1038 / 529162a. ISSN  1476-4687. PMID  26762453.
  21. ^ „Světové emise oxidu uhličitého se stabilizovaly“. Ekonom. 16. března 2016. Citováno 12. prosince 2016.
  22. ^ A b Gillis, Justin (26.06.2017). „Uhlík v atmosféře stoupá, i když se emise stabilizují“. The New York Times. ISSN  0362-4331. Citováno 2017-06-27.
  23. ^ Curt Stager (28. listopadu 2015). “Příběhy teplejší planety”. The New York Times. Citováno 30. listopadu 2015. Z pohledu budoucích generací může být whiplash a následné ochlazování, které následuje po našem vlastním tepelném vrcholu, stejně náročné jako oteplování.
  24. ^ A b David Archer (2009). Dlouhé tání: Jak lidé mění příštích 100 000 let klimatu Země. Princeton University Press. str. 109. ISBN  978-0-691-13654-7.