Klimatologija- Klimatske prilike

Sadržaj:

1. Uvod 1.1 Sastav atmosfere

1.2 Uticajni faktori na klimu 1.3 Kretanje vazduha oko rotacione sfere 2.Prognostičke skale 3.Geometrija sunce-zemlja 4.Klimatske varijacije i klimatske promjene 5. Zagrijavanje atmosfere i efekt staklenika 6. Modeliranje klime 7.Zaključak 8.Literatura

1. Uvod

U starom vijeku u Kini, Indiji, Egiptu i Grčkoj skupljali su se podaci o pojavama u atmosferi, prije svega o vjetrovima i oborinama. Posebna uloga pripisuje se grčkom filozofu Aristotelu koji je prvi napisao knjigu i smatra se ocem meteorologije – granom geofizike koja se bavi zemljinom atmosferom i procesima u njoj. Aerologija kao grana meteorologije bavi se procesima u slobodnoj atmosferi do visine od oko 40 km. Klima kao očekivano i vrijeme kao dobiveno stanje atmosfere. Na vremenske prilike utiču brojni faktori: rotacija temlje (Coriolis-ove sile), toplota, geografski uslovi, vegetacija, odnos kopna i mora i drugo.Atmosfera je vrlo tanka, a svemir je blizu! “Staklenički efekat” i njegova uloga u održanju života – spas od smrzavanja.

1.1 Sastav atmosfere

1.2 Uticajni faktori na klimu

Prirodni faktori: Solarna radijacija, orbitalna geometrija, gravitaciona sila, rotacija planeta, sastav atmosfere, cirkulacija, hidroški ciklusi, osobine i cirkulacija okeana, hidrologija kopna, biološki diverzitet, geohemija, geografska struktura, lednici itd. Lokalni faktori - eksterni : izvori kontaminacije, promjene reljefa i slično Lokalni faktori - tehnološki: morfologija terena, kontaminacija tehnološkim procesom Uticaj nadmorske visine.

1.3 Kretanje vazduha oko rotacione sfere

2. Prognostičke skale

Mikroskale (uži radni prostor) – promjene u sekundama ili minutama

Mezoskale (cijelo radno područje PK) – promjene u minutima do satima

Sinoptičke skale (geografsko-klimatska cjelina) – promjene satima do danima

Globalne skale – dani, sedmice i više

Energetski fluks

Solarna radijacija

Radijaciona snaga:

Stefanova konstanta:

3. Geometrija sunce-zemlja

4.Klimatske varijacije i klimatske promjeneOsim prostorno, klima se mijenja i u vremenu. Zamjetna je međusezonska različitost klime kao i varijacije klime na godišnjoj i višegodišnjoj skali, ali i tijekom dugih razdoblja kao što su npr. ledena doba koja su uzrokovana astronomskim čimbenicima koji mijenjaju dolazno Sunčevo zračenje na površinu Zemlje. Varijacije klime vidljive su u promjenama srednjeg stanja klime, promjenama međugodišnje varijabilnosti klimatskih parametara te drugih statističkih veličina koje opisuju stanje klime kao što je primjerice pojavljivanje ekstrema. Statistički značajne promjene srednjeg stanja ili varijabilnosti klimatskih veličina koje traju desetljećima i duže, nazivaju se klimatskom promjenom.

Varijabilnost klime može biti uzrokovana prirodnim čimbenicima unutar samog klimatskog sustava. Takvu varijabilnost klime uočavamo u pojavama kao što su El Niño - južna oscilacija koja je rezultat međudjelovanja atmosfere i oceana u tropskom dijelu Tihog oceana ili Sjeverno - atlantska oscilacijakoja predstavlja varijacije atmosferskog tlaka na razini mora na području Islanda i Azora što utječe na jačinu zapadnog strujanja i na putanje oluja nad sjevernim Atlantikom i dijelom Europe.

Prirodna varijabilnost klime može biti uzrokovana i vanjskim čimbenicima, primjerice velikom količinom aerosola izbačenog vulkanskom erupcijom u atmosferu ili promjenom Sunčevog zračenja koje dolazi do atmosfere i Zemljine površine. Na godišnjoj skali dolazno Sunčevo zračenje mijenja se zbog gibanja Zemlje oko Sunca. Na dugim vremenskim skalama dolazno Sunčevo zračenje mijenja se zbog promjene parametara u Zemljinoj putanji oko Sunca. To uključuje promjenu ekscentriciteta putanje (s periodom od 100 000 godina), promjenu kuta nagiba Zemljine osi u odnosu na ravninu u kojoj leži putanja (s periodom od 41 000 godina) te promjenu smjera nagiba Zemljine osi u odnosu na putanju (period od 19 000 do 23 000 godina).

Osim navedenih prirodnih varijacija klime, od velikog interesa su i promjene klime izazvane ljudskim aktivnostima (antropogeni utjecaj na klimu) kojima u atmosferu dolaze plinovi staklenika, a oni imaju ključnu ulogu u zagrijavanju atmosfere.

4.1 Zagrijavanje atmosfere i efekt staklenikaPrirodno zagrijavanje atmosfere odvija se na način da atmosfera, uključujući oblake, apsorbira dugovalno zračenje površine Zemlje te ga emitira u svim smjerovima. Dio tog zračenja koji je usmjeren prema površini Zemlje, uzrokuje daljnje zagrijavanje te površine i donjeg sloja atmosfere, što se nazivaefektom staklenika.

Među najvažnijim plinovima koji se prirodno nalaze u atmosferi, i koji apsorbiraju dugovalno zračenje Zemlje te ih stoga nazivamo plinovima staklenika, su vodena para i ugljikov dioksid (CO2), a zatim metan (CH4), didušikov oksid (N2O) i ozon (O3).

Utjecaj čovjeka na klimu naglo je povećan u drugoj polovici 18. stoljeća s početkom industrijske revolucije. Sagorjevanjem fosilnih goriva, promjenom tipova podloge koja nastaje, primjerice, urbanizacijom, sječom šuma i razvojem poljoprivrede, došlo je do promjene kemijskog sastava atmosfere, odnosno, do povećanja koncentracije plinova staklenika u atmosferi u odnosu na predindustrijsko doba (prije 1750. godine). Od početka industrijalizacije do danas, značajno su se povećale koncentracije ugljikovog dioksida, metana, didušikovog oksida i halogeniziranih ugljikovodika (engl. halocarbons) u atmosferi, što je uzrokovalo jači efekt staklenika i veće zagrijavanje atmosfere od onog koje se događa prirodnim putem.

6.Modeliranje klimeZbog nelinearnosti procesa koji se odvijaju u klimatskom sustavu, nije moguće za buduće projekcije klime ekstrapolirati trendove promjena klimatskih parametara koji su uočeni u prošlosti. Zbog toga se za prikaz komponenata klimatskog sustava i njihovih međudjelovanja koriste globalni klimatski modeli, odnosno govori se o simulacijama klime klimatskim modelima.

Globalni klimatski model sastoji se od modela atmosfere, oceana, tla i leda te uključuje cikluse ugljika i sumpora. Model se temelji na zakonima fizike prikazanim matematičkim jednadžbama koje opisuju procese u pojedinim komponentama klimatskog sustava uzimajući u obzir i njihova međudjelovanja te stoga govorimo o združenom sustavu.

U atmosferskom modelu Zemlja je podijeljena na trodimenzionalne ćelije (engl. grid cell). Jednadžbe koje definiraju npr. gibanje, očuvanje mase, energije i vlage rješavaju se u svakoj ćeliji, a dobivena rješenja odnose se na cijelo područje koje ona obuhvaća. Ukupan broj ćelija na površini Zemlje definira razlučivanje (rezoluciju) modela. Što ih ima više, model ima veće razlučivanje. Karakteristična rezolucija atmosferskog modela je 150-200 km u umjerenim širinama. Po vertikali atmosfera je podijeljena na slojeve (npr. 30-40 slojeva) čije je razlučivanje veće blizu površine Zemlje od onog u višim slojevima atmosfere.

Shematski prikaz trodimenzionalne mreže atmosferskog globalnog modela.

U modelu oceana također postoji horizontalna i vertikalna podjela pri čemu je horizontalno razlučivanje veće nego u atmosferskom modelu kako bi se npr. mogle razlučiti struje u oceanu. Po vertikali model oceana može imati primjerice 40 nivoa. Dinamičko združivanje atmosfere i oceana je od iznimne važnosti jer se međudjelovanje ove dvije komponente klimatskog sustava uočava u pojavama koje uzrokuju unutarnju varijabilnost sustava kao što je npr. El Niño - južna oscilacija.

Model tla sadrži informacije o tipovima tla i vegetacije, te o svojstvima tla kao što je npr. albedo (omjer odbijene i dolazne Sunčeve energije na nekoj površini). Kako bi se uvažila izmjena energije i vode između tla i atmosfere, u modelu tla računaju se primjerice temperatura tla, vlažnost tla koja ovisi o oborini i evapotranspiraciji, otjecanje te snježni pokrivač.

Morski led također predstavlja važnu komponentu klimatskog sustava. Ledene površine imaju veliki albedo pa je na njima refleksija Sunčevog zračenja velika. Smanjenjem morskog leda refleksija se smanjuje, ocean apsorbira više Sunčevog zračenja i zagrijava se što uzrokuje jače zagrijavanje atmosfere. Zbog toga je, osim međudjelovanja atmosfere i oceana, u globalni klimatski model uključeno i međudjelovanje atmosfere i morskog leda.

Osim prostorne podjele (diskretizacije) na ćelije i vrijeme integracije modela je podijeljeno na korake. Kako bi model započeo sa simulacijama, potrebno je imati početno stanje komponenata klimatskog sustava, a zatim se jednadžbama proračunavaju vrijednosti varijabli u sljedećem vremenskom koraku (npr. u sljedećih 10 minuta) što se dalje ponavlja sve dok se simulacije ne završe. Budući da se jednadžbe rješavaju u svakoj ćeliji modela u razdoblju od barem 30 godina (standardno razdoblje za određivanje klimatskih karakteristika), za simulacije klime klimatskim modelom potrebno je raspolagati jakim računalima.

7.Zaključak

Klimatske promjene mogu se promijeniti samo ako narodi i pojedinci rade zajedno. Zaključak je sljedeći: klimatske promjene postoje; ljudske aktivnosti glavni su im uzrok. Ljudske aktivnosti mogu biti i rješenje. Moramo djelovati odmah i zajedno da bismo pronašli način kako zaštititi ljudsko zdravlje i ljude ove planete. Svi napori imat će utjecaja.

8. Literatura:

Internet stranica: http://klima.hr/klima.php?id=klimatske_promjene#sec2