Informace

6.2: Předpovídání budoucího klimatu Země - biologie


6.2: Předpovídání budoucího klimatu Země

Časová osa: Nejistá budoucnost Země

Naše planeta a její obyvatelé - včetně nás lidí - jsou v nejisté situaci, když se blíží Den Země, 22. dubna.

Přestože je globální oteplování všeobecně uznáváno jako skutečnost vědci a mnoha vládami a průmyslovými vůdci, pokrok při omezování skleníkových plynů a dalších forem znečištění zůstává omezený. Analytici tvrdí, že současné ekonomické klima pravděpodobně ztěžuje úsilí o kontrolu znečištění.

Nedávné studie, stejně jako zpráva Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) z roku 2007, poukazují na některé z pravděpodobných účinků neuklidněných emisí skleníkových plynů: rostoucí globální teploty, rostoucí hladiny moří, tání arktického mořského ledu, mizení ledovců , v některých oblastech epické záplavy a v jiných intenzivní sucho.

Tyto efekty jsou zesíleny v kombinaci s jinými formami znečištění rostoucí světové populace.

Lidé budou čelit rozsáhlému nedostatku vody. Hladomor a nemoci vzrostou. Krajina Země a rsquos se radikálně promění, čtvrtině rostlin a živočichů hrozí vyhynutí.

Uvedení konkrétních dat o těchto traumatických potenciálních událostech je náročné, ale tato časová osa vykresluje celkový obraz a detaily budoucnosti Země na základě několika nedávných studií a delší vědecké verze zprávy IPCC. Tato časová osa je aktualizovanou verzí té, kterou jako první publikoval LiveScience v roce 2007.

Arktický mořský led dosáhl svého druhého nejnižšího letního rozsahu ledu v historii (nejnižší rozsah byl v roce 2007). Od grónského ledovce Petermann se odlamuje obrovský kus ledu. V Antarktidě je pozorováno několik rozpadů ledových šelfů. (NSIDC Jason Box, Ohio State University ESA, NSIDC)

Celosvětová těžba ropy vrcholí někdy mezi lety 2008 a 2018, podle modelu švédského fyzika. Jiní říkají, že tento zlom, známý jako „Hubbert & rsquos Peak“, vyhrál a rsquot nastane až po roce 2020. Jakmile bude dosaženo vrcholu Hubbert & rsquos, začne globální těžba ropy nevratně klesat, což může vyvolat globální recesi, nedostatek potravin a konflikt mezi národy kvůli zmenšujícím se dodávkám ropy . (Disertační práce Frederika Robeliuse, University of Uppsala, Švédsko, zpráva Roberta Hirsche z Science Applications International Corporation)

Bushova administrativa nařizuje změny zákona o ohrožených druzích, které ovlivňují přezkum vládních projektů.

Lední medvědi a velryby beluga jsou zařazeni na seznam ohrožených druhů. Šedí vlci jsou v určitých oblastech vyřazeni.

Americká agentura pro ochranu životního prostředí prohlašuje, že oxid uhličitý a další plyny zachycující teplo jsou znečišťujícími látkami podle zákona o čistém ovzduší.

Ledový most spojený s Wilkinsovým ledovým příkrovem Antarktidy se rozpadne.

Zjistilo se, že mnoho z hlavních světových řek ztrácí vodu. (Aiguo Dai, NCAR, Journal of Climate)

První fáze Kjótského protokolu, mezinárodní smlouvy o životním prostředí vytvořené za účelem omezení produkce skleníkových plynů, končí. Národy budou muset sepsat a přijmout následnickou smlouvu o dalším omezování emisí, pokud se tak rozhodnou.

Bleskové povodně se velmi pravděpodobně zvýší ve všech částech Evropy. (IPCC)

Méně srážek by v některých částech světa mohlo snížit výnosy zemědělství až o 50 procent. (IPCC)

Světová populace dosáhne 7,6 miliardy lidí. (US Census Bureau)

Nemoci související s průjmem se v částech světa s nízkými příjmy pravděpodobně zvýší až o 5 procent. (IPCC)

Až 18 procent světových a rsquosových korálových útesů bude pravděpodobně ztraceno v důsledku změny klimatu a dalších environmentálních stresů. V asijských pobřežních vodách by ztráta korálů mohla dosáhnout 30 procent. (IPCC)

Světová populace dosáhne 8,3 miliardy lidí. (US Census Bureau)

Oteplení způsobí, že mírné ledovce na rovníkových horách v Africe zmizí. (Richard Taylor, University College London, Geofyzikální výzkumné dopisy:)

V rozvojových zemích se městská populace více než zdvojnásobí na přibližně 4 miliardy lidí, což zabalí více lidí na území daného města. Městská populace vyspělých zemí se může také zvýšit až o 20 procent. (Světová banka: Dynamika globální městské expanze)

Arktické moře by mohlo být v létě bez ledu. (James Overland, NOAA, Muyin Wang, University of Washington, Geofyzikální výzkumné dopisy)

Skupina osmi špičkových průmyslových zemí schválila snížení emisí skleníkových plynů na polovinu do letošního roku.

Malé alpské ledovce velmi pravděpodobně zcela zmizí a velké ledovce se zmenší o 30 až 70 procent. Rakouský vědec Roland Psenner z University of Innsbruck říká, že se jedná o konzervativní odhad a malé alpské ledovce by mohly zmizet již v roce 2037. (IPCC)

Okyselení oceánů by mohlo zabít většinu korálových útesů. (Ken Caldeira, Carnegie Institution of Washington, Věda)

V důsledku odlesňování a změny klimatu by mohlo být ohroženo nebo vyhynuto nejméně 400 druhů ptáků. (Walter Jetz, Kalifornská univerzita, Davis, Biologie PLoS)

V Austrálii bude pravděpodobně dalších 3 200 až 5 200 úmrtí souvisejících s teplem ročně. Nejvíce zasaženi budou lidé starší 65 let. Dalších 500 až 1 000 lidí zemře na úmrtí způsobená teplem v New Yorku ročně. Ve Spojeném království dojde k opaku a úmrtí související s chladem překonají úmrtí související s teplem. (IPCC)

Světová populace dosahuje 9,4 miliardy lidí. (US Census Bureau)

Výnosy plodin by se ve východní a jihovýchodní Asii mohly zvýšit až o 20 procent, zatímco ve střední a jižní Asii by se mohly snížit až o 30 procent. Podobné posuny výnosů plodin by mohly nastat i na jiných kontinentech. (IPCC)

Vzhledem k tomu, že jsou hotspoty biologické rozmanitosti více ohroženy, může vyhynutí čelit čtvrtině rostlinných a obratlovců. (Jay Malcolm, University of Toronto, Biologie ochrany)

Jak mizí ledovce a přibývá oblastí zasažených suchem, sníží se výroba elektřiny pro světové a stávající vodní elektrárny. Nejhůře zasažena bude Evropa, kde se očekává, že potenciál vodních elektráren v oblasti Středozemního moře klesne v průměru o 6 procent, pokles by mohl být až 50 procent. (IPCC)

Teplejší a sušší podmínky povedou k častějšímu a delšímu suchu a také k delšímu období požárů, zvýšenému riziku požárů a častějším vlnám veder, zejména ve středomořských oblastech. (IPCC)

Zatímco některé části světa vyschnou, jiné budou zaplaveny. Vědci předpovídají, že až 20 procent světové populace a rsquos žije v povodích, která budou pravděpodobně ovlivněna zvýšeným nebezpečím povodní. Záplavy na pobřeží může každoročně zažít až 100 milionů lidí. Nejohroženější jsou hustě osídlené a nízko položené oblasti, které se hůře přizpůsobují rostoucí hladině moří a oblasti, které již čelí dalším výzvám, jako jsou tropické bouře. (IPCC)

Pobřežní populace by mohla létat na 5 miliard lidí, což je nárůst z 1,2 miliardy v roce 1990. (IPCC)

Mezi 1,1 a 3,2 miliardami lidí dojde k nedostatku vody a až 600 milionů bude hladovět. (IPCC)

Hladina moří by mohla stoupnout kolem New Yorku o více než tři stopy, což by potenciálně zaplavilo Rockaways, Coney Island, velkou část jižního Brooklynu a Queens, části Long Island City, Astoria, Flushing Meadows-Corona Park, Queens, dolní Manhattan a východní Staten Ostrov od Great Kills Harbour na sever k Verrazano-Narrows Bridge. (NASA GISS)

Odhaduje se, že riziko horečky dengue způsobené změnou klimatu vzroste na 3,5 miliardy lidí. (IPCC)

Kombinace globálního oteplování a dalších faktorů posune mnoho ekosystémů na hranici možností a donutí je překročit svou přirozenou schopnost přizpůsobit se změně klimatu. (IPCC)

Atmosférické hladiny oxidu uhličitého budou mnohem vyšší než kdykoli za posledních 650 000 let. (IPCC)

Hladiny pH oceánu se velmi pravděpodobně sníží až o 0,5 jednotky pH, což je nejnižší hodnota za posledních 20 milionů let. Mohla by být narušena schopnost mořských organismů, jako jsou korály, kraby a ústřice, vytvářet skořápky nebo exoskeletony. (IPCC)

Rozmrazování permafrostu a dalších faktorů způsobí, že Země a rsquos přistanou jako čistý zdroj emisí uhlíku, což znamená, že bude do atmosféry vypouštět více oxidu uhličitého, než absorbuje. (IPCC)

Zhruba 20 až 30 procent druhů hodnocených v roce 2007 by mohlo vyhynout do roku 2100, pokud globální průměrné teploty překročí 2 až 3 stupně předindustriální úrovně. (IPCC)

Nová klimatická pásma se objevují až na 39 procentech zemského povrchu světa a rsquos, což radikálně mění planetu. (Jack Williams, University of Wisconsin-Madison, Sborník Národní akademie věd)

Čtvrtina všech druhů rostlin a suchozemských zvířat a více než milion celkem & mdash by mohla být vyhnána. Zprávy IPCC varují, že současné postupy ochrany přírody jsou obecně špatně připraveny na změnu klimatu a efektivní reakce na adaptaci budou pravděpodobně nákladné. & Rdquo (IPCC)

Zvýšená sucha by mohla výrazně snížit úroveň vlhkosti na americkém jihozápadě, severním Mexiku a případně v částech Evropy, Afriky a na Středním východě, což by ve Spojených státech účinně obnovilo prostředí & ldquoDust Bowl & rdquo třicátých let. (Richard Seager, observatoř Země Lamont Doherty, Věda)

Den Země bude o 0,12 milisekundy kratší, protože rostoucí teploty způsobují, že se oceány rozpínají od rovníku a směrem k pólům, předpovídá jeden model. Jedním z důvodů, proč bude voda posunuta směrem k pólům, je, že většina expanze proběhne v severním Atlantském oceánu poblíž severního pólu. Póly jsou blíže k rotační ose Země a rsquos, takže mít větší hmotnost by mělo urychlit rotaci planety a rsquos. (Felix Landerer, Institut Maxe Plancka pro meteorologii, Geofyzikální výzkumné dopisy)


6.2: Předpovídání budoucího klimatu Země - biologie

Všechny články publikované společností MDPI jsou okamžitě k dispozici po celém světě pod licencí otevřeného přístupu. K opětovnému použití celého nebo části článku publikovaného MDPI, včetně obrázků a tabulek, není vyžadováno žádné zvláštní povolení. U článků publikovaných pod licencí Creative Common CC BY s otevřeným přístupem může být jakákoli část článku znovu použita bez svolení za předpokladu, že je jasně citován původní článek.

Feature Papers představují nejpokročilejší výzkum s významným potenciálem vysokého dopadu v této oblasti. Příspěvky jsou předkládány na základě individuálního pozvání nebo doporučení vědeckých redaktorů a před zveřejněním procházejí vzájemným hodnocením.

Feature Paper může být buď původní výzkumný článek, podstatná nová výzkumná studie, která často zahrnuje několik technik nebo přístupů, nebo komplexní přehledový dokument se stručnými a přesnými aktualizacemi o nejnovějším pokroku v této oblasti, který systematicky hodnotí nejzajímavější pokroky ve vědě literatura. Tento typ papíru poskytuje pohled na budoucí směry výzkumu nebo možných aplikací.

Články Editor’s Choice jsou založeny na doporučení vědeckých redaktorů časopisů MDPI z celého světa. Redaktoři vybírají malý počet článků nedávno publikovaných v časopise, o nichž se domnívají, že budou pro autory zvláště zajímavé nebo důležité v této oblasti. Cílem je poskytnout snímek některé z nejzajímavějších prací publikovaných v různých oblastech výzkumu časopisu.


Nová observatoř systému NASA Earth System, která pomůže řešit klimatické změny a zmírňovat je

Nová observatoř Earth System NASA bude řídit úsilí související se změnou klimatu, zmírňováním katastrof, bojem proti lesním požárům a zlepšováním zemědělských procesů v reálném čase-včetně pomoci lépe porozumět hurikánům kategorie 4 až 5, jako je hurikán Maria, který je zde zobrazen na termosnímku z roku 2017 zachytil satelit Terra NASA. Zápočet: NASA

NASA navrhne novou sadu misí zaměřených na Zemi, které poskytnou klíčové informace pro vedení úsilí souvisejícího se změnou klimatu, zmírňováním katastrof, bojem proti lesním požárům a zlepšováním zemědělských procesů v reálném čase. Díky observatoři Earth System Observatory bude každý satelit jedinečně navržen tak, aby doplňoval ostatní, přičemž budou společně pracovat na vytvoření 3D, holistického pohledu na Zemi, od podloží po atmosféru.

„Viděl jsem na vlastní oči dopad hurikánů, které jsou díky změně klimatu intenzivnější a ničivější, jako Maria a Irma. Reakce Biden-Harrisovy administrativy na změnu klimatu odpovídá rozsahu hrozby: celá vláda, všechny ruce v ruce- palubní přístup, abychom splnili tento okamžik, “řekl administrátor NASA senátor Bill Nelson. „Za poslední tři desetiletí je velká část toho, co jsme se dozvěděli o měnícím se klimatu Země, postavena na satelitních pozorováních a výzkumu NASA. Nová observatoř Earth System NASA tuto práci rozšíří a poskytne světu bezprecedentní porozumění klimatickému systému naší Země. „vyzbrojení nás údaji příští generace, které jsou zásadní pro zmírnění změny klimatu, a ochranou našich komunit tváří v tvář přírodním katastrofám.“

Observatoř se řídí doporučeními z Dekadálního průzkumu vědy o Zemi z roku 2017 od Národních akademií věd, inženýrství a medicíny, který stanoví ambiciózní, ale kriticky nezbytné pokyny pro výzkum a pozorování.

Oblasti zájmu observatoře zahrnují:

  • Aerosoly: Odpověď na kritickou otázku, jak aerosoly ovlivňují globální energetickou bilanci, klíčový zdroj nejistoty při předpovídání změny klimatu.
  • Cloud, konvekce a srážky: Řešení největších zdrojů nejistoty v budoucích projekcích změny klimatu, předpovědi kvality ovzduší a předpovědi nepříznivého počasí.
  • Hromadná změna: Poskytování hodnocení a předpovědí sucha, související plánování využívání vody v zemědělství a podpora reakce na přírodní nebezpečí.
  • Povrchová biologie a geologie: Porozumění klimatickým změnám, které mají dopad na potraviny a zemědělství, bydlení a přírodní zdroje, zodpovězením otevřených otázek ohledně toků uhlíku, vody, živin a energie v ekosystémech a mezi ekosystémy a atmosférou, oceánem a Zemí .
  • Deformace a změna povrchu: Kvantifikace modelů změny hladiny moře a krajiny na základě změny klimatu, předpovědí nebezpečí a posouzení dopadů katastrof, včetně dynamiky zemětřesení, vulkánů, sesuvů půdy, ledovců, podzemních vod a nitra Země.

NASA v současné době zahajuje fázi přípravy observatoře. Mezi její první integrované části patří partnerství NASA s Indickou organizací pro výzkum vesmíru (ISRO), která sdružuje dva různé druhy radarových systémů, které dokážou měřit změny na povrchu Země o méně než půl palce. Tato schopnost bude využita v jedné z prvních misí observatoře určených jako průkopník, zvané NISAR (radar se syntetickou aperturou NASA-ISRO). Tato mise bude měřit některé z nejsložitějších procesů planety, jako je kolaps ledové pokrývky a přírodní nebezpečí, jako jsou zemětřesení, sopky a sesuvy půdy. NISAR může v budoucnu pomoci plánovačům a tvůrcům rozhodnutí s řízením rizik i přírodních zdrojů.


Ohnivá minulost vrhá nové světlo na budoucnost globálních klimatických změn

Kredit: Veřejná doména Unsplash/CC0

Století staré kouřové částice uchované v ledu odhalují ohnivou minulost na jižní polokouli a vrhají nové světlo na budoucí dopady globální změny klimatu, podle nového výzkumu publikovaného v Pokroky ve vědě.

„Až dosud nebyla velikost minulých požárních aktivit, a tedy ani množství kouře v předindustriální atmosféře, dostatečně charakterizována,“ řekl Pengfei Liu, bývalý postgraduální student a postdoktorand na Harvardské škole Johna A. Paulsona z Engineering and Applied Sciences (SEAS) a první autor příspěvku. "Tyto výsledky mají význam pro pochopení vývoje změny klimatu od 50. let 17. století do současnosti a pro předpovídání budoucího klimatu."

Jednou z největších nejistot, pokud jde o předpovídání budoucích dopadů změny klimatu, je to, jak rychle se zvýší povrchové teploty v reakci na zvýšení skleníkových plynů. Předpovídání těchto teplot je komplikované, protože zahrnuje výpočet konkurenčních účinků oteplování a ochlazování v atmosféře. Skleníkové plyny zachycují teplo a ohřívají povrch planety, zatímco aerosolové částice v atmosféře ze sopek, požárů a jiného spalování ochlazují planetu blokováním slunečního světla nebo nasazováním oblačnosti. Pochopení toho, jak citlivá je povrchová teplota na každý z těchto efektů a jak na sebe vzájemně působí, je zásadní pro předpověď budoucího dopadu změny klimatu.

Mnoho dnešních klimatických modelů spoléhá na minulé úrovně skleníkových plynů a aerosolů, aby potvrdily své předpovědi do budoucna. Ale je tu problém: Zatímco předindustriální úrovně skleníkových plynů jsou dobře zdokumentovány, množství kouřových aerosolů v předindustriální atmosféře není.

Pro modelování kouře na předindustriální jižní polokouli se výzkumný tým podíval na Antarktidu, kde led zachytil částice kouře emitované z požárů v Austrálii, Africe a Jižní Americe. Vědci z ledového jádra a spoluautoři studie, Joseph McConnell a Nathan Chellman z Desert Research Institute v Nevadě, změřili saze, klíčovou složku kouře, uložené v řadě 14 ledových jader z celého kontinentu, mnohé poskytly mezinárodní spolupracovníci.

„Saze uložené v ledovcovém ledu přímo odrážejí minulé atmosférické koncentrace, takže dobře datovaná ledová jádra poskytují nejspolehlivější dlouhodobé záznamy,“ řekl McConnell.

To, co našli, bylo nečekané.

„Zatímco většina studií předpokládala, že v předindustriální éře došlo k menšímu požáru, ledová jádra naznačovala mnohem divokější minulost, přinejmenším na jižní polokouli,“ řekla Loretta Mickleyová, vedoucí výzkumu chemicko-klimatických interakcí v SEAS a hlavní autorka papír.

Abychom vysvětlili tyto úrovně kouře, vědci spustili počítačové simulace, které zohledňují jak požáry, tak pálení domorodých obyvatel.

"Počítačové simulace ohně ukazují, že atmosféra jižní polokoule mohla být ve století před průmyslovou revolucí velmi zakouřená. Koncentrace sazí v atmosféře byly až čtyřikrát vyšší, než uváděly předchozí studie. Většina z toho byla způsobena rozšířením a pravidelné pálení domorodých obyvatel v předkoloniálním období, “řekl Jed Kaplan, docent na univerzitě v Hongkongu a spoluautor studie.

Tento výsledek souhlasí se záznamy jádra ledu, které také ukazují, že saze byly před začátkem průmyslové éry hojné a v průběhu 20. století zůstávaly relativně konstantní. Modelování naznačuje, že jak změny ve využívání půdy snižovaly požární aktivitu, zvyšovaly se emise z průmyslu.

Co toto zjištění znamená pro budoucí povrchové teploty?

Podceněním chladicího účinku kouřových částic v předindustriálním světě mohly klimatické modely nadhodnocovat oteplovací účinek oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů, aby bylo možné zohlednit pozorované zvýšení povrchových teplot.

„Klimatičtí vědci věděli, že nejnovější generace klimatických modelů nadhodnocuje citlivost povrchové teploty na skleníkové plyny, ale nevěděli jsme proč ani o kolik,“ řekl Liu. „Tento výzkum nabízí možné vysvětlení.“

"Svět se očividně otepluje, ale klíčovou otázkou je, jak rychle se bude oteplovat, protože emise skleníkových plynů stále stoupají. Tento výzkum nám umožňuje upřesnit naše předpovědi směřující vpřed," řekl Mickley.


Podle vědců je minulost klíčová pro předpovídání budoucího klimatu

OBRAZ: Minulé koncentrace oxidu uhličitého (vlevo) ve srovnání s možnými budoucími scénáři emisí (vpravo): Rychlost současných emisí je mnohem rychlejší - vyskytuje se po celá desetiletí - na rozdíl od geologických změn. zobrazit více

Uznání: Jessica Tierney/University of Arizona

Mezinárodní tým vědců zabývajících se klimatem navrhuje, aby výzkumná centra po celém světě využívající numerické modely k předpovídání budoucích změn klimatu zahrnula simulace minulých klimatických podmínek do svého hodnocení a vyjádření výkonu svých modelů.

„Naléhavě žádáme komunitu vývojářů klimatických modelů, aby věnovali pozornost minulosti a aktivně ji zapojili do předpovídání budoucnosti,“ řekla Jessica Tierney, hlavní autorka článku a docentka na katedře geověd na University of Arizona. „Pokud váš model dokáže přesně simulovat minulé klima, pravděpodobně udělá mnohem lepší práci při správném vytváření budoucích scénářů.“

Jak jsou k dispozici další a lepší informace o podnebí ve vzdálené historii Země, sahající mnoho miliónů let před existencí lidí, stává se minulé podnebí stále důležitější pro zlepšení našeho chápání toho, jak jsou klíčové prvky klimatického systému ovlivňovány hladinami skleníkových plynů, podle autoři studie. Na rozdíl od historických klimatických záznamů, které se obvykle datují jen o jedno nebo dvě století zpět - pouhé mrknutí oka v klimatické historii planety - paleoklima pokrývá mnohem širší škálu klimatických podmínek, které mohou informovat o klimatických modelech způsobem, jakým historická data nemohou. Tato období v minulosti na Zemi pokrývají velký rozsah teplot, srážek a distribuce ledových příkrovů.

„K vyhodnocení a doladění klimatických modelů by mělo být použito minulé podnebí,“ řekl Tierney. „Pohled do minulosti s cílem informovat budoucnost by mohl pomoci zúžit nejistotu kolem projekcí změn teploty, ledových příkrovů a koloběhu vody.“

Klimatologové obvykle hodnotí své modely pomocí údajů z historických záznamů o počasí, jako jsou satelitní měření, teploty povrchu moře, rychlost větru, oblačnost a další parametry. Algoritmy modelu jsou poté upravovány a laděny, dokud se jejich predikce neshodují s pozorovanými klimatickými záznamy. Pokud tedy počítačová simulace vytvoří historicky přesné klima na základě pozorování provedených během této doby, považuje se za vhodné předpovídat budoucí klima s rozumnou přesností.

„Zjistili jsme, že mnoho modelů funguje velmi dobře s historickým podnebím, ale ne tak dobře s podnebím z geologické minulosti Země,“ řekl Tierney.

Jedním z důvodů nesrovnalostí jsou rozdíly v tom, jak modely vypočítávají účinky mraků, což je jedna z velkých výzev v modelování klimatu, řekl Tierney. Tyto rozdíly způsobují, že se různé modely od sebe navzájem liší, pokud jde o to, co vědci v oblasti klimatu označují jako citlivost na klima: měřítko toho, jak silně klima Země reaguje na zdvojnásobení emisí skleníkových plynů.

Několik modelů nejnovější generace, které jsou použity pro další zprávu Mezivládního panelu pro změnu klimatu nebo IPCC, má vyšší citlivost na klima než předchozí iterace, vysvětlil Tierney.

„To znamená, že pokud zdvojnásobíte emise oxidu uhličitého, produkují více globálního oteplování než jejich předchozí protějšky, takže otázka zní: Jak velkou důvěru máme v tyto velmi citlivé nové modely?“

Mezi zprávami IPCC, které jsou obvykle vydávány každých osm let, dochází k aktualizaci klimatických modelů na základě nejnovějších údajů z výzkumu.

„Modely se stávají složitějšími a teoreticky se zlepšují, ale co to znamená?“ Řekl Tierney. "Chcete vědět, co se stane v budoucnosti, tak chcete být schopni modelu důvěřovat, pokud jde o to, co se děje v reakci na vyšší hladiny oxidu uhličitého."

Ačkoli v komunitě věd o klimatu neexistuje debata o spotřebě lidských fosilních paliv tlačících Zemi k teplejšímu stavu, pro který neexistuje žádný historický precedens, různé modely vytvářejí různé předpovědi. Někteří předpovídají nárůst až do 6 stupňů Celsia do konce století.

Tierney řekl, že zatímco v atmosféře Země je koncentrace oxidu uhličitého mnohem vyšší než dnešní úroveň asi 400 ppm, v geologickém záznamu není čas, který by odpovídal rychlosti, jakou lidé přispívají k emisím skleníkových plynů.

V článku autoři použili klimatické modely na několik známých minulých klimatických extrémů z geologického záznamu. Nejnovější teplé klima nabízející pohled do budoucnosti nastalo asi před 50 miliony let během eocénní epochy, řekl Tierney. Globální oxid uhličitý byl v té době na 1 000 promile a neexistovaly žádné velké ledové pláty.

„Pokud nesnížíme emise, míříme k eocénu podobnému CO2 úrovně do roku 2100, “řekl Tierney.

Autoři diskutují o klimatických změnách až do křídového období, zhruba před 90 miliony let, kdy Zemi stále vládli dinosauři. Toto období ukazuje, že klima se může ještě oteplovat, což je scénář, který Tierney popsal jako „ještě děsivější“, s hladinami oxidu uhličitého až 2 000 promile a oceánem teplým jako vana.

„Klíčem je CO2„Kdykoli vidíme v geologickém záznamu důkazy teplého podnebí, CO,“ řekl Tierney2 je také vysoká. "

Některé modely jsou mnohem lepší než jiné v produkci podnebí pozorovaného v geologickém záznamu, což podtrhuje potřebu testovat klimatické modely proti paleoklimatům, uvedli autoři. Zejména minulé teplé podnebí, jako je eocén, zdůrazňuje úlohu, kterou mraky hrají při přispívání k teplejším teplotám při zvýšených hladinách oxidu uhličitého.

„Naléhavě žádáme klimatickou komunitu, aby testovala modely na paleoklimatu brzy, zatímco modely se vyvíjejí, a ne později, což je současná praxe,“ řekl Tierney. „Zdánlivě malé věci, jako jsou mraky, ovlivňují energetickou bilanci Země zásadními způsoby a mohou ovlivnit teploty, které váš model produkuje pro rok 2100.“

Úplný seznam autorů a informace o financování najdete v článku „Minulá podnebí informují naši budoucnost“. Věda, 6. listopadu 2020. DOI: 10,1126/science.aay3701

Chcete -li získat kopii embarga Věda papír, kontaktujte Úřad veřejných programů AAAS na +1-202-326-6440 nebo [email protected]

Prohlášení: AAAS a EurekAlert! neodpovídají za správnost tiskových zpráv zveřejněných na EurekAlert! přispívajícími institucemi nebo za použití jakýchkoli informací prostřednictvím systému EurekAlert.


Model předpovídá, že světová populace v roce 2050 přestane růst

Globální údaje o populaci v letech 1900 až 2010 umožnily výzkumnému týmu z Autonomní univerzity v Madridu předpovědět, že počet lidí na Zemi se přibližně v polovině století stabilizuje. Výsledky, získané s modelem používaným fyziky, se shodují s klesajícími prognózami OSN.

Podle odhadů OSN bude světová populace v roce 2100 v rozmezí mezi 15,8 miliardami lidí podle nejvyšších odhadů-varianty s vysokou plodností-a 6,2 miliardy podle nejnižší-varianty s nízkou plodností-což je číslo, které je níže současných 7 miliard.

Matematický model vyvinutý týmem z Autonomní univerzity v Madridu (UAM) a CEU-San Pablo University, oba ze Španělska, zdá se potvrzuje nižší odhad, kromě stagnace a dokonce mírného poklesu počtu lidí na Zemi v polovině 21. století.

K provedení studie, publikované v časopise 'Simulation', byly použity populační vyhlídky mezi lety 1950 a 2100 poskytnuté OSN. Na tato data pak byly použity matematické rovnice, které se používají ve vědeckých oborech, jako je fyzika kondenzovaných látek.

„Toto je model, který popisuje evoluci dvouúrovňového systému, ve kterém existuje pravděpodobnost přechodu z jedné úrovně na druhou,“ vysvětluje F & eacutelix F. Mu & ntildeoz, výzkumný pracovník UAM a spoluautor projektu.

Tým považoval Zemi za uzavřený a konečný systém, kde migrace lidí v rámci systému nemá žádný dopad a kde je naplněn základní princip zachování hmotnosti - biomasy v tomto případě - a energie.

„V rámci tohoto obecného principu jsou proměnnými, které omezují horní a dolní zónu dvou úrovní systému, míra narození a úmrtnosti,“ upozornil Mu & ntildeoz a připomněl změnu, ke které došlo v poměru mezi těmito dvěma proměnnými v průběhu minulého století.

„Začali jsme s obecnou situací, kdy byla porodnost i úmrtnost vysoká, přičemž pomalý růst dával přednost prvnímu,“ dodal, „ale úmrtnost ve druhé polovině 20. století v důsledku pokroku v zdravotnictví a prodloužení střední délky života a zdálo se, že populace bude hodně růst. V posledních třech desetiletích však došlo také k prudkému poklesu počtu dětí narozených na celém světě. “

Sigmoidní křivka modelu ve tvaru písmene S odráží tuto situaci inflexním bodem v polovině 80. let, kdy se rychlost růstu populace začíná zpomalovat, dokud se kolem roku 2050 stabilizuje.

Data také odrážejí klesající trend v řadě vyhlídek OSN. „Přelidnění bylo v 60. a 70. letech přízrakem, ale historicky byly prognózy OSN o nízké plodnosti naplněny,“ zdůraznil Mu & ntildeoz.

Ještě v roce 1992 se předpovídalo, že do roku 2010 bude na Zemi 7,17 miliardy lidí místo skutečných 6,8 miliardy. Ve skutečnosti se plodnost od roku 1950 snížila o více než 40%.

„Tato práce je dalším aspektem, který je třeba v diskusi vzít v úvahu, i když se nezabýváme významnými ekonomickými, demografickými a politickými důsledky, které by mohla mít stabilizace a stárnutí světové populace,“ uzavřel výzkumník.


Souhrn

Všechny modely budoucí změny životního prostředí zahrnují globální oteplování, ať už pomalé nebo rychlé. Předpovídat, jak budou rostliny a zvířata reagovat na takové oteplování, lze pomoci pomocí některých dlouhodobě zavedených ekogeografických „pravidel“, která předpovídají na základě pozorování v přírodě a věrohodných fyziologických a ekologických očekávání. Bergmannovo pravidlo je dobře známé, a sice, že teplokrevní živočichové jsou v teplém podnebí obecně menší, ale za úvahu stojí také šest dalších pravidel souvisejících s teplotou-Allenovo pravidlo, Glogerovo pravidlo, Hessovo pravidlo, Jordanovo pravidlo, Rapoportovo pravidlo a Thorsonovo pravidlo. prediktivní nástroje. Tato pravidla byla projednána v nedávné ekologické a fyziologické literatuře a v některých případech metaanalytické studie více studií ukazují, jak jsou použitelné napříč taxony a konkrétními fyzikálními environmentálními situacemi.