Изменчивость климата включает в себя все изменения климата, которые длятся дольше отдельных погодных явлений, тогда как термин « изменение климата» относится только к тем изменениям, которые сохраняются в течение более длительного периода времени, как правило, десятилетий или более. За время, прошедшее после промышленной революции , на климат все больше и больше влияла деятельность человека, которая вызывает глобальное потепление и изменение климата . [1]
Климатическая система получает почти всю энергию от солнца. Система климат также излучает энергию в космическое пространство . Баланс входящей и исходящей энергии и прохождение энергии через климатическую систему определяет энергетический бюджет Земли . Когда поступающая энергия превышает исходящую, энергетический баланс Земли положительный, и климатическая система нагревается. Если больше энергии уходит, энергетический бюджет становится отрицательным, и Земля испытывает охлаждение.
Энергия, движущаяся через климатическую систему Земли, находит выражение в погоде , меняющейся в географических масштабах и во времени. Долгосрочные средние значения и изменчивость погоды в регионе составляют климат региона . Такие изменения могут быть результатом «внутренней изменчивости», когда естественные процессы, присущие различным частям климатической системы, изменяют распределение энергии. Примеры включают изменчивость в океанских бассейнах, такую как Тихоокеанские декадные колебания и Атлантические многодекадные колебания . Изменчивость климата также может быть результатом внешнего воздействия , когда события за пределами компонентов климатической системы, тем не менее, вызывают изменения внутри системы. Примеры включают изменения в солнечной энергии и вулканизм .
Изменчивость климата имеет последствия для изменения уровня моря, жизни растений и массовых исчезновений; это также влияет на человеческие общества.
Терминология
Изменчивость климата - это термин для описания изменений среднего состояния и других характеристик климата (таких как вероятность или возможность экстремальной погоды и т. Д.) «Во всех пространственных и временных масштабах, помимо отдельных погодных явлений». Некоторая вариабельность, по-видимому, не вызывается систематически, а возникает в случайные моменты времени. Такая изменчивость называется случайной изменчивостью или шумом . С другой стороны, периодическая изменчивость происходит относительно регулярно и в различных режимах изменчивости или климатических моделях. [2]
Термин « изменение климата» часто используется для обозначения антропогенного изменения климата (также известного как глобальное потепление ). Антропогенное изменение климата вызвано деятельностью человека, а не изменениями климата, которые могли быть результатом естественных процессов на Земле. [3] В этом смысле термин «изменение климата» стал синонимом антропогенного глобального потепления . В научных журналах под глобальным потеплением понимается повышение температуры поверхности, в то время как изменение климата включает глобальное потепление и все остальное, на что влияет повышение уровня парниковых газов . [4]
Связанный с этим термин, изменение климата , был предложен Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в 1966 году для охвата всех форм климатической изменчивости во временных масштабах более 10 лет, но независимо от причины. В 1970-х годах термин «изменение климата» заменил «изменение климата», чтобы сосредоточить внимание на антропогенных причинах, поскольку стало ясно, что деятельность человека может радикально изменить климат. [5] Изменение климата было включено в название Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) и Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН). Изменение климата теперь используется и как техническое описание процесса, и как существительное, используемое для описания проблемы. [5]
Причины
В самом широком масштабе скорость, с которой энергия поступает от Солнца, и скорость, с которой она теряется в космосе, определяют равновесную температуру и климат Земли. Эта энергия распространяется по земному шару ветрами, океанскими течениями [6] [7] и другими механизмами, влияющими на климат различных регионов. [8]
Факторы, которые могут влиять на климат, называются климатическими воздействиями или «механизмами воздействия». [9] К ним относятся такие процессы, как вариации солнечной радиации , вариации орбиты Земли, вариации альбедо или отражательной способности континентов, атмосферы и океанов, горообразование и дрейф континентов, а также изменения концентраций парниковых газов . Внешнее воздействие может быть либо антропогенным (например, увеличение выбросов парниковых газов и пыли), либо естественным (например, изменения в солнечной энергии, орбите Земли, извержения вулканов). [10] Существует множество обратных связей , связанных с изменением климата, которые могут либо усилить, либо уменьшить первоначальное воздействие. Существуют также ключевые пороговые значения, превышение которых может привести к быстрым или необратимым изменениям.
Некоторые части климатической системы, такие как океаны и ледяные шапки, реагируют на климатические воздействия медленнее, тогда как другие реагируют быстрее. Примером быстрых изменений является охлаждение атмосферы после извержения вулкана, когда вулканический пепел отражает солнечный свет. Термическое расширение океанской воды после атмосферного потепления происходит медленно и может занять тысячи лет. Возможна также комбинация, например, внезапная потеря альбедо в Северном Ледовитом океане по мере таяния морского льда с последующим более постепенным тепловым расширением воды.
Изменчивость климата также может происходить из-за внутренних процессов. Внутренние невынужденные процессы часто включают изменения в распределении энергии в океане и атмосфере, например, изменения термохалинной циркуляции .
Внутренняя изменчивость
Климатические изменения из-за внутренней изменчивости иногда происходят циклами или колебаниями. Что касается других типов естественных климатических изменений, мы не можем предсказать, когда они произойдут; изменение называется случайным или стохастическим . [11] С точки зрения климата, погоду можно считать случайной. [12] Если в конкретный год есть небольшие облака, возникает энергетический дисбаланс, и океаны могут поглощать дополнительное тепло. Из-за инерции климата этот сигнал может «храниться» в океане и выражаться в виде изменчивости в более длительных временных масштабах, чем исходные погодные возмущения. [13] Если погодные возмущения являются полностью случайными и проявляются в виде белого шума , инерция ледников или океанов может трансформировать это в климатические изменения, когда более длительные колебания также являются более крупными колебаниями, явление, называемое красным шумом . [14] Многие изменения климата имеют случайный и циклический характер. Такое поведение получило название стохастического резонанса . [14]
Изменчивость океан-атмосфера
Океан и атмосфера могут работать вместе, спонтанно создавая внутреннюю изменчивость климата, которая может сохраняться от многих лет до десятилетий. [15] [16] Эти изменения могут влиять на среднюю глобальную температуру поверхности за счет перераспределения тепла между глубинами океана и атмосферой [17] [18] и / или путем изменения распределения облаков / водяного пара / морского льда, что может повлиять на общую энергию бюджет Земли. [19] [20]
Колебания и циклы
Климат колебаний или климат - цикл любое повторяющееся циклическое колебание в глобальном или региональном климате . Они квазипериодичны (не идеально периодичны), поэтому анализ данных Фурье не дает резких пиков в спектре . Было обнаружено или выдвинуто множество предположений о колебаниях на разных временных масштабах: [21]
- Эль-Ниньо Южное колебание (ЭНСО) - крупномасштабная картина теплее ( Эль - Ниньо ) и холоднее ( Ла - Нинья ) тропические температуры поверхности моря в Тихом океане с мировыми эффектами. Это автоколебание, механизмы которого хорошо изучены. [22] ЭНСО является наиболее известным источником межгодовой изменчивости погоды и климата во всем мире. Цикл происходит каждые два-семь лет, при этом Эль-Ниньо длится от девяти месяцев до двух лет в рамках более долгосрочного цикла. [23]
- Madden-Julian колебаний (MJO) - на Восток движется образец увеличенного количества осадков над тропиках с периодом от 30 до 60 дней, наблюдалось в основном над Индийским и Тихим океанами. [24]
- в Северной Атлантике колебаний (САК) - Индексы НАО основаны на разности нормированного давления на уровне моря (SLP) между Понта, Азорских и Stykkisholmur / Рейкьявике , Исландия. Положительные значения индекса указывают на более сильные, чем в среднем, западные ветры над средними широтами. [25]
- квазидвухлетние колебания - хорошо понимать колебания в образцах ветров в стратосфере вокруг экватора. В течение 28 месяцев преобладающий ветер меняется с восточного на западный и обратно. [26]
- Тихий океан десятилетний колебания - Доминирующая модель изменчивости поверхности моря в северной части Тихого океана на десятилетний масштабе. Во время «теплой» или «положительной» фазы западная часть Тихого океана становится прохладной, а часть восточного океана нагревается; во время «холодной» или «отрицательной» фазы наблюдается обратная картина. Это считается не единичным явлением, а комбинацией различных физических процессов. [27]
- междесятилетняя Pacific колебания (IPO) - бассейновая большая вариабельность в Тихом океане с периодом от 20 до 30 лет. [28]
- Североатлантическая осцилляция - Узор изменчивости в Северной Атлантике около 55 до 70 лет, с воздействием на осадках, засухе и частоте ураганов и интенсивности. [29]
- Североафриканские климатические циклы - климатические изменения, вызванные североафриканским муссоном , с периодом в десятки тысяч лет. [30]
- Арктические колебания (АО) и Антарктические колебания (ААО) - Кольцевые режимы в природе, полусферический масштаб закономерностей изменчивости климата. Во временных масштабах от недель до месяцев они объясняют 20-30% изменчивости в соответствующих полушариях. Северный кольцевой режим или арктическое колебание (АО) в северном полушарии и южный кольцевой режим или антарктическое колебание (АОК) в южном полушарии. Кольцевые режимы оказывают сильное влияние на температуру и осадки на суше в средних и высоких широтах, таких как Европа и Австралия, изменяя средние траектории штормов. НАО можно рассматривать как региональный индекс АО / ДН. [31] Они определяются как первый EOF давления на уровне моря или геопотенциальной высоты от 20 ° N до 90 ° N (NAM) или от 20 ° S до 90 ° S (SAM).
- Циклы Дансгаарда – Эшгера - примерно 1500-летние циклы во время последнего ледникового максимума.
Изменения океанских течений
Океанические аспекты изменчивости климата могут вызывать изменчивость в столетних временных масштабах из-за того, что океан имеет в сотни раз большую массу, чем в атмосфере , и, следовательно, очень высокую тепловую инерцию. Например, изменение океанических процессов, таких как термохалинная циркуляция, играет ключевую роль в перераспределении тепла в Мировом океане.
Океанские течения переносят много энергии из теплых тропических регионов в более холодные полярные регионы. Изменения, происходящие во время последнего ледникового периода (с технической точки зрения, последнего ледникового периода ), показывают, что циркуляция в Северной Атлантике может внезапно и существенно измениться, что приведет к глобальным климатическим изменениям, даже если общее количество энергии, поступающей в климатическую систему, не изменилось. т сильно изменится. Эти большие изменения могли быть вызваны так называемыми событиями Генриха, когда внутренняя нестабильность ледяных щитов вызвала выброс огромных айсбергов в океан. Когда ледяной покров тает, в полученной воде очень мало соли и холода, что вызывает изменения в циркуляции. [32]
Жизнь
Жизнь влияет на климат через свою роль в круговоротах углерода и воды и через такие механизмы, как альбедо , эвапотранспирация , образование облаков и выветривание . [33] [34] [35] Примеры того, как жизнь могла повлиять на климат в прошлом, включают:
- оледенение 2,3 миллиарда лет назад было вызвано эволюцией кислородного фотосинтеза , который истощил атмосферу парниковым газом диоксидом углерода и внес свободный кислород [36] [37].
- другое оледенение 300 миллионов лет назад началось в результате длительного захоронения стойкого к разложению детрита сосудистых наземных растений (создавшего сток углерода и образующего уголь ) [38] [39]
- прекращение палеоцен-эоценового теплового максимума 55 миллионов лет назад в результате процветания морского фитопланктона [40] [41]
- изменение глобального потепления 49 миллионов лет назад на 800 000 лет арктического цветения азоллы [42] [43]
- глобальное похолодание за последние 40 миллионов лет, вызванное расширением травяных экосистем [44] [45]
Внешнее воздействие климата
Парниковые газы
В то время как парниковые газы, выделяемые биосферой, часто рассматриваются как обратная связь или внутренний климатический процесс, парниковые газы, выбрасываемые вулканами, обычно классифицируются климатологами как внешние. [46] Парниковые газы, такие как CO
2, метан и закись азота нагревают климатическую систему, улавливая инфракрасный свет. Вулканы также являются частью расширенного углеродного цикла . В течение очень долгих (геологических) периодов времени они выделяют углекислый газ из земной коры и мантии, противодействуя поглощению осадочными породами и другими геологическими поглотителями углекислого газа .
После промышленной революции человечество увеличивало количество парниковых газов, выделяя CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива , изменяя землепользование за счет вырубки лесов, а также изменяло климат с помощью аэрозолей (твердых частиц в атмосфере) [47], выброса следовых газов. (например, оксиды азота, оксид углерода или метан). [48] Другие факторы, включая землепользование, истощение озонового слоя , животноводство ( жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, производят метан [49] ), и вырубка лесов , также играют роль. [50]
По оценкам Геологической службы США, выбросы вулканов находятся на гораздо более низком уровне, чем последствия текущей деятельности человека, которая генерирует в 100–300 раз больше углекислого газа, выбрасываемого вулканами. [51] Годовой объем выбросов в результате деятельности человека может быть больше, чем объем, выделяемый в результате сверхизвержений , последним из которых было извержение Тоба в Индонезии 74 000 лет назад. [52]
Орбитальные вариации
Незначительные изменения в движении Земли приводят к изменениям в сезонном распределении солнечного света, достигающего поверхности Земли, и в том, как он распределяется по земному шару. Изменения в среднем за год солнечном свете, усредненном по площади, очень незначительны; но могут быть сильные изменения в географическом и сезонном распределении. Три типа кинематических изменений - это вариации эксцентриситета Земли , изменения угла наклона оси вращения Земли и прецессия оси Земли. Объединенные вместе, они производят Миланковича циклы , которые влияют на климат и отличаются их корреляции с ледниковых и межледниковых периодов , [53] их связь с наступления и отступления от Сахары , [53] и для их появления в стратиграфической летописи . [54] [55]
Во время ледниковых циклов наблюдалась высокая корреляция между CO
2концентрации и температуры. Ранние исследования показали, что CO
2концентрации отставали от температуры, но стало ясно, что это не всегда так. [56] Когда температура океана возрастает, растворимость в CO
2уменьшается, так что его выпускают из океана. Обмен СО
2Между воздухом и океаном также могут влиять другие аспекты климатических изменений. [57] Эти и другие самоусиливающиеся процессы позволяют небольшим изменениям в движении Земли иметь большое влияние на климат. [56]
Солнечная мощность
ВС является основным источником энергии вход в земной климатической системы . Другие источники включают геотермальную энергию ядра Земли, приливную энергию Луны и тепло от распада радиоактивных соединений. Известно, что оба долгосрочных изменения интенсивности солнечного излучения влияют на глобальный климат. [58] Солнечная энергия изменяется в более коротких временных масштабах, включая 11-летний солнечный цикл [59] и более долгосрочные модуляции . [60] Корреляция между солнечными пятнами и климатом в лучшем случае незначительна. [58]
Три-четыре миллиарда лет назад Солнце излучало только 75% энергии, чем сегодня. [61] Если бы состав атмосферы был таким же, как сегодня, жидкой воды не должно было бы существовать на поверхности Земли. Однако есть свидетельства присутствия воды на ранней Земле, в хадейском [62] [63] и архейском [64] [62] эонах, что привело к так называемому парадоксу слабого молодого Солнца . [65] Предполагаемые решения этого парадокса включают совершенно другую атмосферу с гораздо более высокими концентрациями парниковых газов, чем существующие в настоящее время. [66] В течение следующих примерно 4 миллиардов лет выход энергии Солнца увеличился. В течение следующих пяти миллиардов лет окончательная смерть Солнца, когда оно станет красным гигантом, а затем белым карликом, будет иметь большое влияние на климат, причем фаза красного гиганта, возможно, положит конец любой жизни на Земле, которая доживет до этого времени. [67]
Вулканизм
В высыпаниях считаются достаточно большим , чтобы повлиять на климат Земли в масштабе более чем на 1 год , являются те , которые инъекционной более 100 тысяч тонн из SO 2 в стратосферу . [68] Это связано с оптическими свойствами SO 2 и сульфатных аэрозолей, которые сильно поглощают или рассеивают солнечное излучение, создавая глобальный слой сернокислотной дымки. [69] В среднем такие извержения происходят несколько раз в столетие и вызывают похолодание (частичное блокирование передачи солнечной радиации к поверхности Земли) на период в несколько лет. Хотя вулканы технически являются частью литосферы, которая сама является частью климатической системы, МГЭИК явно определяет вулканизм как внешний фактор воздействия. [70]
Известные извержения в исторических записях включают извержение горы Пинатубо в 1991 году, которое снизило глобальную температуру примерно на 0,5 ° C (0,9 ° F) на срок до трех лет, [71] [72] и извержение горы Тамбора в 1815 году, вызвавшее Год без Лето . [73]
В более крупном масштабе - несколько раз каждые 50–100 миллионов лет - извержения крупных вулканических провинций переносят большие количества магматических пород из мантии и литосферы на поверхность Земли. Затем углекислый газ из породы выбрасывается в атмосферу. [74] [75] Небольшие извержения с выбросами менее 0,1 Мт диоксида серы в стратосферу оказывают незначительное влияние на атмосферу, поскольку изменения температуры сравнимы с естественной изменчивостью. Однако, поскольку небольшие извержения происходят с гораздо большей частотой, они слишком сильно влияют на атмосферу Земли. [68] [76]
Тектоника плит
В течение миллионов лет движение тектонических плит меняет конфигурацию земных и океанских территорий и формирует топографию. Это может повлиять как на глобальные, так и на местные модели климата и циркуляцию атмосферы и океана. [77]
Положение континентов определяет геометрию океанов и, следовательно, влияет на структуру океанской циркуляции. Расположение морей играет важную роль в контроле переноса тепла и влаги по земному шару и, следовательно, в определении глобального климата. Недавний пример тектонического контроля океанской циркуляции - образование Панамского перешейка около 5 миллионов лет назад, которое перекрыло прямое смешение Атлантического и Тихого океанов. Это сильно повлияло на динамику океана в том месте, где сейчас находится Гольфстрим, и, возможно, привело к образованию ледяного покрова Северного полушария. [78] [79] В течение каменноугольного периода, примерно от 300 до 360 миллионов лет назад, тектоника плит могла вызвать крупномасштабное накопление углерода и усиление оледенения . [80] Геологические данные указывают на «мегасонную» модель циркуляции во времена суперконтинента Пангея , а моделирование климата предполагает, что существование суперконтинента способствовало установлению муссонов. [81]
Размер континентов также важен. Из-за стабилизирующего воздействия океанов на температуру годовые колебания температуры в прибрежных районах обычно ниже, чем на суше. Следовательно, на более крупном суперконтиненте будет больше территорий с сильно сезонным климатом, чем на нескольких более мелких континентах или островах .
Прочие механизмы
Было высказано предположение, что ионизированные частицы, известные как космические лучи, могут воздействовать на облачный покров и тем самым на климат. Поскольку солнце защищает Землю от этих частиц, предполагается, что изменения солнечной активности также косвенно влияют на климат. Чтобы проверить эту гипотезу, ЦЕРН разработал эксперимент CLOUD , который показал, что влияние космических лучей слишком слабо, чтобы заметно влиять на климат. [82] [83]
Существуют доказательства того, что столкновение с астероидом Чиксулуб около 66 миллионов лет назад серьезно повлияло на климат Земли. В атмосферу были выброшены большие количества сульфатных аэрозолей, что привело к снижению глобальной температуры до 26 ° C и созданию температур ниже нуля на период от 3 до 16 лет. Время восстановления этого события заняло более 30 лет. [84] Крупномасштабное применение ядерного оружия также исследовалось на предмет его воздействия на климат. Гипотеза заключается в том, что сажа, образующаяся при крупномасштабных пожарах, блокирует значительную часть солнечного света на срок до года, что приводит к резкому падению температуры на несколько лет. Это возможное событие описывается как ядерная зима . [85]
Использование людьми земли влияет на то, сколько солнечного света отражает поверхность и на концентрацию пыли. На образование облаков влияет не только количество воды в воздухе и температура, но и количество аэрозолей в воздухе, таких как пыль. [86] Во всем мире больше пыли доступно, если есть много регионов с сухими почвами, небольшой растительностью и сильными ветрами. [87]
Свидетельства и измерение изменений климата
Палеоклиматология - это изучение изменений климата в масштабе всей истории Земли . Он использует различные прокси- методы из наук о Земле и биологических наук для получения данных, ранее сохраненных в таких вещах, как камни , отложения , ледяные щиты , кольца деревьев , кораллы , ракушки и микрофоссилий . Затем он использует запись , чтобы определить прошлые состояния из Земли «s различных климатических регионов и ее атмосфера системы. Прямые измерения дают более полный обзор изменчивости климата.
Прямые измерения
Изменения климата, произошедшие после повсеместного внедрения измерительных приборов, можно наблюдать напрямую. Достаточно полные глобальные записи температуры поверхности доступны начиная с середины-конца 19 века. Дальнейшие наблюдения производятся со спутника и косвенно основаны на исторических документах. Спутниковые данные об облаках и осадках доступны с 1970-х годов. [88] Историческая климатология - это изучение исторических изменений климата и их влияния на историю человечества и развитие. Первоисточники включают письменные записи, такие как саги , хроники , карты и краеведческую литературу, а также графические изображения, такие как картины , рисунки и даже наскальные изображения .
Изменчивость климата в недавнем прошлом может быть обнаружена по соответствующим изменениям в структуре расселения и ведения сельского хозяйства. [89] Археологические свидетельства, устная история и исторические документы могут помочь понять прошлые изменения климата. Изменения климата были связаны с подъемом [90], а также с распадом различных цивилизаций. [89]
Прокси-измерения
Различные архивы климата прошлого присутствуют в камнях, деревьях и окаменелостях. Из этих архивов можно получить косвенные показатели климата, так называемые прокси. Количественная оценка климатологических изменений осадков в предыдущие столетия и эпохи менее полна, но приближена с использованием косвенных показателей, таких как морские отложения, ледяные керны, пещерные сталагмиты и годичные кольца деревьев. [91] Стресс, слишком мало осадков или неподходящие температуры могут изменить скорость роста деревьев, что позволяет ученым делать выводы о климатических тенденциях, анализируя скорость роста годичных колец. Эта отрасль науки, изучающая это, называется дендроклиматология . [92] Ледники оставляют после себя морены , содержащие большое количество материала, включая органическое вещество, кварц и калий, которые могут быть датированы, и фиксируют периоды, когда ледник продвигался и отступал.
Анализ льда в кернах, пробуренных из ледяного покрова, такого как антарктический ледяной щит , может быть использован, чтобы показать связь между температурой и глобальными колебаниями уровня моря. Воздух, заключенный в пузырьки во льду, также может выявить изменения CO 2 в атмосфере из далекого прошлого, задолго до современных влияний окружающей среды. Изучение этих ледяных кернов было важным индикатором изменений в CO 2 на протяжении многих тысячелетий и продолжает предоставлять ценную информацию о различиях между древними и современными атмосферными условиями. Отношение 18 O / 16 O в образцах кальцита и ледяного керна, использованное для определения температуры океана в далеком прошлом, является примером метода измерения температуры.
Остатки растений, в частности пыльца, также используются для изучения климатических изменений. Распространение растений варьируется в зависимости от климатических условий. Различные группы растений имеют пыльцу с отличительной формой и текстурой поверхности, а поскольку внешняя поверхность пыльцы состоит из очень упругого материала, они сопротивляются гниению. Изменения типа пыльцы, обнаруженной в разных слоях отложений, указывают на изменения в растительных сообществах. Эти изменения часто являются признаком меняющегося климата. [93] [94] В качестве примера, исследования пыльцы использовались для отслеживания изменения структуры растительности на протяжении четвертичного оледенения [95] и особенно после последнего ледникового максимума . [96] Остатки жуков часто встречаются в пресноводных и наземных отложениях. Жуки разных видов обитают в разных климатических условиях. Учитывая обширную родословную жуков, генетический состав которых существенно не изменился за тысячелетия, знание нынешнего климатического диапазона различных видов и возраста отложений, в которых обнаружены останки, можно сделать вывод о климатических условиях прошлого. [97]
Анализ и неопределенности
Одна из трудностей в обнаружении климатических циклов заключается в том, что климат Земли изменялся нециклическим образом в большинстве палеоклиматологических временных масштабов. Например, сейчас мы живем в период антропогенного глобального потепления . В более крупных временных рамках Земля выходит из последнего ледникового периода, охлаждается после климатического оптимума голоцена и нагревается после « малого ледникового периода », что означает, что климат постоянно менялся в течение последних 15 000 лет или около того. В теплые периоды колебания температуры часто имеют меньшую амплитуду. Период плейстоцена , когда преобладали повторяющиеся оледенения , развился из более стабильных условий климата миоцена и плиоцена . Климат голоцена был относительно стабильным. Все эти изменения усложняют задачу поиска циклического поведения климата.
Положительная обратная связь , отрицательная обратная связь и экологическая инерция со стороны системы суша-океан-атмосфера часто ослабляют или обращают вспять меньшие эффекты, будь то орбитальные воздействия, солнечные колебания или изменения концентраций парниковых газов. Определенные обратные связи, связанные с такими процессами, как облака, также являются неопределенными; для инверсионных , природных перистых облаков, океанический диметилсульфид и наземные эквивалентные, конкурирующие теории существуют относительно эффектов от климатических температур, например , контрастной гипотезу Iris и КОГОТЬ гипотезу .
Последствия изменчивости климата
Life
Vegetation
A change in the type, distribution and coverage of vegetation may occur given a change in the climate. Some changes in climate may result in increased precipitation and warmth, resulting in improved plant growth and the subsequent sequestration of airborne CO2. The effects are expected to affect the rate of many natural cycles like plant litter decomposition rates.[99] A gradual increase in warmth in a region will lead to earlier flowering and fruiting times, driving a change in the timing of life cycles of dependent organisms. Conversely, cold will cause plant bio-cycles to lag.[100]
Larger, faster or more radical changes, however, may result in vegetation stress, rapid plant loss and desertification in certain circumstances.[101][102] An example of this occurred during the Carboniferous Rainforest Collapse (CRC), an extinction event 300 million years ago. At this time vast rainforests covered the equatorial region of Europe and America. Climate change devastated these tropical rainforests, abruptly fragmenting the habitat into isolated 'islands' and causing the extinction of many plant and animal species.[101]
Wildlife
One of the most important ways animals can deal with climatic change is migration to warmer or colder regions.[103] On a longer timescale, evolution makes ecosystems including animals better adapted to a new climate.[104] Rapid or large climate change can cause mass extinctions when creatures are stretched too far to be able to adapt.[105]
Humanity
Collapses of past civilizations such as the Maya may be related to cycles of precipitation, especially drought, that in this example also correlates to the Western Hemisphere Warm Pool. Around 70 000 years ago the Toba supervolcano eruption created an especially cold period during the ice age, leading to a possible genetic bottleneck in human populations.
Changes in the cryosphere
Glaciers and ice sheets
Glaciers are considered among the most sensitive indicators of a changing climate.[106] Their size is determined by a mass balance between snow input and melt output. As temperatures increase, glaciers retreat unless snow precipitation increases to make up for the additional melt. Glaciers grow and shrink due both to natural variability and external forcings. Variability in temperature, precipitation and hydrology can strongly determine the evolution of a glacier in a particular season.
The most significant climate processes since the middle to late Pliocene (approximately 3 million years ago) are the glacial and interglacial cycles. The present interglacial period (the Holocene) has lasted about 11,700 years.[107] Shaped by orbital variations, responses such as the rise and fall of continental ice sheets and significant sea-level changes helped create the climate. Other changes, including Heinrich events, Dansgaard–Oeschger events and the Younger Dryas, however, illustrate how glacial variations may also influence climate without the orbital forcing.
Sea level change
During the Last Glacial Maximum, some 25,000 years ago, sea levels were roughly 130 m lower than today. The deglaciation afterwards was characterized by rapid sea level change.[108] In the early Pliocene, global temperatures were 1–2˚C warmer than the present temperature, yet sea level was 15–25 meters higher than today.[109]
Sea ice
Sea ice plays an important role in Earth's climate as it affects the total amount of sunlight that is reflected away from the Earth.[110] In the past, the Earth's oceans have been almost entirely covered by sea ice on a number of occasions, when the Earth was in a so-called Snowball Earth state,[111] and completely ice-free in periods of warm climate.[112] When there is a lot of sea ice present globally, especially in the tropics and subtropics, the climate is more sensitive to forcings as the ice–albedo feedback is very strong.[113]
Через геологическое и историческое время
Various climate forcings are typically in flux throughout geologic time, and some processes of the Earth's temperature may be self-regulating. For example, during the Snowball Earth period, large glacial ice sheets spanned to Earth's equator, covering nearly its entire surface, and very high albedo created extremely low temperatures, while the accumulation of snow and ice likely removed carbon dioxide through atmospheric deposition. However, the absence of plant cover to absorb atmospheric CO2 emitted by volcanoes meant that the greenhouse gas could accumulate in the atmosphere. There was also an absence of exposed silicate rocks, which use CO2 when they undergo weathering. This created a warming that later melted the ice and brought Earth's temperature back up.
Paleo-Eocene Thermal maximum
The Paleocene–Eocene Thermal Maximum (PETM) was a time period with more than 5–8 °C global average temperature rise across the event.[114] This climate event occurred at the time boundary of the Paleocene and Eocene geological epochs.[115] During the event large amounts of methane was released, a potent greenhouse gas.[116] The PETM represents a "case study" for modern climate change as in the greenhouse gases were released in a geologically relatively short amount of time.[117] During the PETM, a mass extinction of organisms in the deep ocean took place.[118]
The Cenozoic
Throughout the Cenozoic, multiple climate forcings led to warming and cooling of the atmosphere, which led to the early formation of the Antarctic ice sheet, subsequent melting, and its later reglaciation. The temperature changes occurred somewhat suddenly, at carbon dioxide concentrations of about 600–760 ppm and temperatures approximately 4 °C warmer than today. During the Pleistocene, cycles of glaciations and interglacials occurred on cycles of roughly 100,000 years, but may stay longer within an interglacial when orbital eccentricity approaches zero, as during the current interglacial. Previous interglacials such as the Eemian phase created temperatures higher than today, higher sea levels, and some partial melting of the West Antarctic ice sheet.
Climatological temperatures substantially affect cloud cover and precipitation. At lower temperatures, air can hold less water vapour, which can lead to decreased precipitation.[119] During the Last Glacial Maximum of 18,000 years ago, thermal-driven evaporation from the oceans onto continental landmasses was low, causing large areas of extreme desert, including polar deserts (cold but with low rates of cloud cover and precipitation).[98] In contrast, the world's climate was cloudier and wetter than today near the start of the warm Atlantic Period of 8000 years ago.[98]
The Holocene
The Holocene is characterized by a long-term cooling starting after the Holocene Optimum, when temperatures were probably only just below current temperatures (second decade of the 21st century),[120] and a strong African Monsoon created grassland conditions in the Sahara during the Neolithic Subpluvial. Since that time, several cooling events have occurred, including:
- the Piora Oscillation
- the Middle Bronze Age Cold Epoch
- the Iron Age Cold Epoch
- the Little Ice Age
- the phase of cooling c. 1940–1970, which led to global cooling hypothesis
In contrast, several warm periods have also taken place, and they include but are not limited to:
- a warm period during the apex of the Minoan civilization
- the Roman Warm Period
- the Medieval Warm Period
- Modern warming during the 20th century
Certain effects have occurred during these cycles. For example, during the Medieval Warm Period, the American Midwest was in drought, including the Sand Hills of Nebraska which were active sand dunes. The black death plague of Yersinia pestis also occurred during Medieval temperature fluctuations, and may be related to changing climates.
Solar activity may have contributed to part of the modern warming that peaked in the 1930s. However, solar cycles fail to account for warming observed since the 1980s to the present day[citation needed]. Events such as the opening of the Northwest Passage and recent record low ice minima of the modern Arctic shrinkage have not taken place for at least several centuries, as early explorers were all unable to make an Arctic crossing, even in summer. Shifts in biomes and habitat ranges are also unprecedented, occurring at rates that do not coincide with known climate oscillations[citation needed].
Modern climate change and global warming
As a consequence of humans emitting greenhouse gases, global surface temperatures have started rising. Global warming is an aspect of modern climate change, a term that also includes the observed changes in precipitation, storm tracks and cloudiness. As a consequence, glaciers worldwide have been found to be shrinking significantly.[121][122] Land ice sheets in both Antarctica and Greenland have been losing mass since 2002 and have seen an acceleration of ice mass loss since 2009.[123] Global sea levels have been rising as a consequence of thermal expansion and ice melt. The decline in Arctic sea ice, both in extent and thickness, over the last several decades is further evidence for rapid climate change.[124]
Variability between regions
Land-ocean. Surface air temperatures over land masses have been increasing faster than those over the ocean,[125] the ocean absorbing about 90% of excess heat.[126]
Hemispheres. The Hemispheres' average temperature changes[127] have diverged because of the North's greater percentage of landmass, and due to global ocean currents.[128]
Latitude bands. Three latitude bands that respectively cover 30, 40 and 30 percent of the global surface area show mutually distinct temperature growth patterns in recent decades.[129]
Altitude. A warming stripes graphic (blues denote cool, reds denote warm) shows how the greenhouse effect traps heat in the lower atmosphere so that the upper atmosphere, receiving less reflected energy, cools. Volcanos cause upper-atmosphere temperature spikes.[130]
Global versus regional. For geographical and statistical reasons, larger year-to-year variations are expected[131] for localized geographic regions (e.g., the Caribbean) than for global averages.[132]
Relative deviation. Though northern America has warmed more than its tropics, the tropics have more clearly departed from normal historical variability (colored bands: 1σ, 2σ standard deviations).[133]
In addition to global climate variability and global climate change over time, numerous climatic variations occur contemporaneously across different physical regions.
The oceans' absorption of about 90% of excess heat has helped to cause land surface temperatures to grow more rapidly than sea surface temperatures.[126] The Northern Hemisphere, having a larger landmass-to-ocean ratio than the Southern Hemisphere, shows greater average temperature increases.[128] Variations across different latitude bands also reflect this divergence in average temperature increase, with the temperature increase of northern extratropics exceeding that of the tropics, which in turn exceeds that of the southern extratropics.[129]
Upper regions of the atmosphere have been cooling contemporaneously with a warming in the lower atmosphere, confirming the action of the greenhouse effect and ozone depletion.[130]
Observed regional climatic variations confirm predictions concerning ongoing changes, for example, by contrasting (smoother) year-to-year global variations with (more volatile) year-to-year variations in localized regions.[131] Conversely, comparing different regions' warming patterns to their respective historical variabilities, allows the raw magnitudes of temperature changes to be placed in the perspective of what is normal variability for each region.[133]
Regional variability observations permit study of regionalized climate tipping points such as rainforest loss, ice sheet and sea ice melt, and permafrost thawing.[134] Such distinctions underlie research into a possible global cascade of tipping points.[134]
Смотрите также
- Climatological normal
Заметки
- ^ America's Climate Choices: Panel on Advancing the Science of Climate Change; National Research Council (2010). Advancing the Science of Climate Change. Washington, D.C.: The National Academies Press. ISBN 978-0-309-14588-6. Archived from the original on 29 May 2014.
(p1) ... there is a strong, credible body of evidence, based on multiple lines of research, documenting that climate is changing and that these changes are in large part caused by human activities. While much remains to be learned, the core phenomenon, scientific questions, and hypotheses have been examined thoroughly and have stood firm in the face of serious scientific debate and careful evaluation of alternative explanations. (pp. 21–22) Some scientific conclusions or theories have been so thoroughly examined and tested, and supported by so many independent observations and results, that their likelihood of subsequently being found to be wrong is vanishingly small. Such conclusions and theories are then regarded as settled facts. This is the case for the conclusions that the Earth system is warming and that much of this warming is very likely due to human activities.
- ^ Rohli & Vega 2018, p. 274.
- ^ "The United Nations Framework Convention on Climate Change". 21 March 1994.
Climate change means a change of climate which is attributed directly or indirectly to human activity that alters the composition of the global atmosphere and which is in addition to natural climate variability observed over comparable time periods.
- ^ "What's in a Name? Global Warming vs. Climate Change". NASA. Retrieved 23 July 2011.
- ^ a b Hulme, Mike (2016). "Concept of Climate Change, in: The International Encyclopedia of Geography". The International Encyclopedia of Geography. Wiley-Blackwell/Association of American Geographers (AAG). Retrieved 16 May 2016.
- ^ Hsiung, Jane (November 1985). "Estimates of Global Oceanic Meridional Heat Transport". Journal of Physical Oceanography. 15 (11): 1405–13. Bibcode:1985JPO....15.1405H. doi:10.1175/1520-0485(1985)015<1405:EOGOMH>2.0.CO;2.
- ^ Vallis, Geoffrey K.; Farneti, Riccardo (October 2009). "Meridional energy transport in the coupled atmosphere–ocean system: scaling and numerical experiments". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 135 (644): 1643–60. Bibcode:2009QJRMS.135.1643V. doi:10.1002/qj.498. S2CID 122384001.
- ^ Trenberth, Kevin E.; et al. (2009). "Earth's Global Energy Budget". Bulletin of the American Meteorological Society. 90 (3): 311–23. Bibcode:2009BAMS...90..311T. doi:10.1175/2008BAMS2634.1.
- ^ Smith, Ralph C. (2013). Uncertainty Quantification: Theory, Implementation, and Applications. Computational Science and Engineering. 12. SIAM. p. 23. ISBN 978-1611973228.
- ^ Cronin 2010, pp. 17–18
- ^ Ruddiman 2008, pp. 261–62.
- ^ Hasselmann, K. (1976). "Stochastic climate models Part I. Theory". Tellus. 28 (6): 473–85. Bibcode:1976TellA..28..473H. doi:10.1111/j.2153-3490.1976.tb00696.x. ISSN 2153-3490.
- ^ Liu, Zhengyu (14 October 2011). "Dynamics of Interdecadal Climate Variability: A Historical Perspective". Journal of Climate. 25 (6): 1963–95. doi:10.1175/2011JCLI3980.1. ISSN 0894-8755. S2CID 53953041.
- ^ a b Ruddiman 2008, p. 262.
- ^ Brown, Patrick T.; Li, Wenhong; Cordero, Eugene C.; Mauget, Steven A. (21 April 2015). "Comparing the model-simulated global warming signal to observations using empirical estimates of unforced noise". Scientific Reports. 5: 9957. Bibcode:2015NatSR...5E9957B. doi:10.1038/srep09957. ISSN 2045-2322. PMC 4404682. PMID 25898351.
- ^ Hasselmann, K. (1 December 1976). "Stochastic climate models Part I. Theory". Tellus. 28 (6): 473–85. Bibcode:1976TellA..28..473H. doi:10.1111/j.2153-3490.1976.tb00696.x. ISSN 2153-3490.
- ^ Meehl, Gerald A.; Hu, Aixue; Arblaster, Julie M.; Fasullo, John; Trenberth, Kevin E. (8 April 2013). "Externally Forced and Internally Generated Decadal Climate Variability Associated with the Interdecadal Pacific Oscillation". Journal of Climate. 26 (18): 7298–310. Bibcode:2013JCli...26.7298M. doi:10.1175/JCLI-D-12-00548.1. ISSN 0894-8755. S2CID 16183172.
- ^ England, Matthew H.; McGregor, Shayne; Spence, Paul; Meehl, Gerald A.; Timmermann, Axel; Cai, Wenju; Gupta, Alex Sen; McPhaden, Michael J.; Purich, Ariaan (1 March 2014). "Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus". Nature Climate Change. 4 (3): 222–27. Bibcode:2014NatCC...4..222E. doi:10.1038/nclimate2106. ISSN 1758-678X.
- ^ Brown, Patrick T.; Li, Wenhong; Li, Laifang; Ming, Yi (28 July 2014). "Top-of-atmosphere radiative contribution to unforced decadal global temperature variability in climate models". Geophysical Research Letters. 41 (14): 2014GL060625. Bibcode:2014GeoRL..41.5175B. doi:10.1002/2014GL060625. hdl:10161/9167. ISSN 1944-8007.
- ^ Palmer, M. D.; McNeall, D. J. (1 January 2014). "Internal variability of Earth's energy budget simulated by CMIP5 climate models". Environmental Research Letters. 9 (3): 034016. Bibcode:2014ERL.....9c4016P. doi:10.1088/1748-9326/9/3/034016. ISSN 1748-9326.
- ^ "El Niño & Other Oscillations". Woods Hole Oceanographic Institution. Retrieved 6 April 2019.
- ^ Wang, Chunzai (2018). "A review of ENSO theories". National Science Review. 5 (6): 813–825. doi:10.1093/nsr/nwy104. ISSN 2095-5138.
- ^ Climate Prediction Center (19 December 2005). "ENSO FAQ: How often do El Niño and La Niña typically occur?". National Centers for Environmental Prediction. Archived from the original on 27 August 2009. Retrieved 26 July 2009.
- ^ "What is the MJO, and why do we care?". NOAA Climate.gov. Retrieved 6 April 2019.
- ^ National Center for Atmospheric Research. Climate Analysis Section. Archived 2006-06-22 at the Wayback Machine Retrieved on June 7, 2007.
- ^ Baldwin, M. P.; Gray, L. J.; Dunkerton, T. J.; Hamilton, K.; Haynes, P. H.; Randel, W. J.; Holton, J. R.; Alexander, M. J.; Hirota, I. (2001). "The quasi-biennial oscillation". Reviews of Geophysics. 39 (2): 179–229. Bibcode:2001RvGeo..39..179B. doi:10.1029/1999RG000073. S2CID 16727059.
- ^ Newman, Matthew; Alexander, Michael A.; Ault, Toby R.; Cobb, Kim M.; Deser, Clara; Di Lorenzo, Emanuele; Mantua, Nathan J.; Miller, Arthur J.; Minobe, Shoshiro (2016). "The Pacific Decadal Oscillation, Revisited". Journal of Climate. 29 (12): 4399–4427. Bibcode:2016JCli...29.4399N. doi:10.1175/JCLI-D-15-0508.1. ISSN 0894-8755. S2CID 4824093.
- ^ "Interdecadal Pacific Oscillation". NIWA. 19 January 2016. Retrieved 6 April 2019.
- ^ Kuijpers, Antoon; Bo Holm Jacobsen; Seidenkrantz, Marit-Solveig; Knudsen, Mads Faurschou (2011). "Tracking the Atlantic Multidecadal Oscillation through the last 8,000 years". Nature Communications. 2: 178–. Bibcode:2011NatCo...2..178K. doi:10.1038/ncomms1186. ISSN 2041-1723. PMC 3105344. PMID 21285956.
- ^ Skonieczny, C. (2 January 2019). "Monsoon-driven Saharan dust variability over the past 240,000 years". Science Advances. 5 (1): eaav1887. Bibcode:2019SciA....5.1887S. doi:10.1126/sciadv.aav1887. PMC 6314818. PMID 30613782.
- ^ Thompson, David. "Annular Modes - Introduction". Retrieved 11 February 2020.
- ^ Burroughs 2001, pp. 207–08.
- ^ Spracklen, D. V.; Bonn, B.; Carslaw, K. S. (2008). "Boreal forests, aerosols and the impacts on clouds and climate". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 366 (1885): 4613–26. Bibcode:2008RSPTA.366.4613S. doi:10.1098/rsta.2008.0201. PMID 18826917. S2CID 206156442.
- ^ Christner, B. C.; Morris, C. E.; Foreman, C. M.; Cai, R.; Sands, D. C. (2008). "Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall" (PDF). Science. 319 (5867): 1214. Bibcode:2008Sci...319.1214C. doi:10.1126/science.1149757. PMID 18309078. S2CID 39398426.
- ^ Schwartzman, David W.; Volk, Tyler (1989). "Biotic enhancement of weathering and the habitability of Earth". Nature. 340 (6233): 457–60. Bibcode:1989Natur.340..457S. doi:10.1038/340457a0. S2CID 4314648.
- ^ Kopp, R.E.; Kirschvink, J.L.; Hilburn, I.A.; Nash, C.Z. (2005). "The Paleoproterozoic snowball Earth: A climate disaster triggered by the evolution of oxygenic photosynthesis". Proceedings of the National Academy of Sciences. 102 (32): 11131–36. Bibcode:2005PNAS..10211131K. doi:10.1073/pnas.0504878102. PMC 1183582. PMID 16061801.
- ^ Kasting, J.F.; Siefert, JL (2002). "Life and the Evolution of Earth's Atmosphere". Science. 296 (5570): 1066–68. Bibcode:2002Sci...296.1066K. doi:10.1126/science.1071184. PMID 12004117. S2CID 37190778.
- ^ Mora, C.I.; Driese, S.G.; Colarusso, L. A. (1996). "Middle to Late Paleozoic Atmospheric CO2 Levels from Soil Carbonate and Organic Matter". Science. 271 (5252): 1105–07. Bibcode:1996Sci...271.1105M. doi:10.1126/science.271.5252.1105. S2CID 128479221.
- ^ Berner, R.A. (1999). "Atmospheric oxygen over Phanerozoic time". Proceedings of the National Academy of Sciences. 96 (20): 10955–57. Bibcode:1999PNAS...9610955B. doi:10.1073/pnas.96.20.10955. PMC 34224. PMID 10500106.
- ^ Bains, Santo; Norris, Richard D.; Corfield, Richard M.; Faul, Kristina L. (2000). "Termination of global warmth at the Palaeocene/Eocene boundary through productivity feedback". Nature. 407 (6801): 171–74. Bibcode:2000Natur.407..171B. doi:10.1038/35025035. PMID 11001051. S2CID 4419536.
- ^ Zachos, J.C.; Dickens, G.R. (2000). "An assessment of the biogeochemical feedback response to the climatic and chemical perturbations of the LPTM". GFF. 122: 188–89. doi:10.1080/11035890001221188. S2CID 129797785.
- ^ Speelman, E.N.; Van Kempen, M.M.L.; Barke, J.; Brinkhuis, H.; Reichart, G.J.; Smolders, A.J.P.; Roelofs, J.G.M.; Sangiorgi, F.; De Leeuw, J.W.; Lotter, A.F.; Sinninghe Damsté, J.S. (2009). "The Eocene Arctic Azolla bloom: Environmental conditions, productivity and carbon drawdown". Geobiology. 7 (2): 155–70. doi:10.1111/j.1472-4669.2009.00195.x. PMID 19323694. S2CID 13206343.
- ^ Brinkhuis, Henk; Schouten, Stefan; Collinson, Margaret E.; Sluijs, Appy; Sinninghe Damsté, Jaap S. Sinninghe; Dickens, Gerald R.; Huber, Matthew; Cronin, Thomas M.; Onodera, Jonaotaro; Takahashi, Kozo; Bujak, Jonathan P.; Stein, Ruediger; Van Der Burgh, Johan; Eldrett, James S.; Harding, Ian C.; Lotter, André F.; Sangiorgi, Francesca; Van Konijnenburg-Van Cittert, Han van Konijnenburg-van; De Leeuw, Jan W.; Matthiessen, Jens; Backman, Jan; Moran, Kathryn; Expedition 302, Scientists (2006). "Episodic fresh surface waters in the Eocene Arctic Ocean". Nature. 441 (7093): 606–09. Bibcode:2006Natur.441..606B. doi:10.1038/nature04692. hdl:11250/174278. PMID 16752440. S2CID 4412107.
- ^ Retallack, Gregory J. (2001). "Cenozoic Expansion of Grasslands and Climatic Cooling". The Journal of Geology. 109 (4): 407–26. Bibcode:2001JG....109..407R. doi:10.1086/320791. S2CID 15560105.
- ^ Dutton, Jan F.; Barron, Eric J. (1997). "Miocene to present vegetation changes: A possible piece of the Cenozoic cooling puzzle". Geology. 25 (1): 39. Bibcode:1997Geo....25...39D. doi:10.1130/0091-7613(1997)025<0039:MTPVCA>2.3.CO;2.
- ^ Cronin 2010, p. 17
- ^ "3. Are human activities causing climate change?". science.org.au. Australian Academy of Science. Retrieved 12 August 2017.
- ^ Antoaneta Yotova, ed. (2009). "Anthropogenic Climate Influences". Climate Change, Human Systems and Policy Volume I. Eolss Publishers. ISBN 978-1-905839-02-5.
- ^ Steinfeld, H.; P. Gerber; T. Wassenaar; V. Castel; M. Rosales; C. de Haan (2006). Livestock's long shadow.
- ^ The Editorial Board (28 November 2015). "What the Paris Climate Meeting Must Do". The New York Times. Retrieved 28 November 2015.
- ^ "Volcanic Gases and Their Effects". U.S. Department of the Interior. 10 January 2006. Retrieved 21 January 2008.
- ^ "Human Activities Emit Way More Carbon Dioxide Than Do Volcanoes". American Geophysical Union. 14 June 2011. Retrieved 20 June 2011.
- ^ a b "Milankovitch Cycles and Glaciation". University of Montana. Archived from the original on 16 July 2011. Retrieved 2 April 2009.
- ^ Gale, Andrew S. (1989). "A Milankovitch scale for Cenomanian time". Terra Nova. 1 (5): 420–25. Bibcode:1989TeNov...1..420G. doi:10.1111/j.1365-3121.1989.tb00403.x.
- ^ "Same forces as today caused climate changes 1.4 billion years ago". sdu.dk. University of Denmark. Archived from the original on 12 March 2015.
- ^ a b van Nes, Egbert H.; Scheffer, Marten; Brovkin, Victor; Lenton, Timothy M.; Ye, Hao; Deyle, Ethan; Sugihara, George (2015). "Causal feedbacks in climate change". Nature Climate Change. 5 (5): 445–48. Bibcode:2015NatCC...5..445V. doi:10.1038/nclimate2568. ISSN 1758-6798.
- ^ Box 6.2: What Caused the Low Atmospheric Carbon Dioxide Concentrations During Glacial Times? in IPCC AR4 WG1 2007 .
- ^ a b Rohli & Vega 2018, p. 296.
- ^ Willson, Richard C.; Hudson, Hugh S. (1991). "The Sun's luminosity over a complete solar cycle". Nature. 351 (6321): 42–44. Bibcode:1991Natur.351...42W. doi:10.1038/351042a0. S2CID 4273483.
- ^ Turner, T. Edward; Swindles, Graeme T.; Charman, Dan J.; Langdon, Peter G.; Morris, Paul J.; Booth, Robert K.; Parry, Lauren E.; Nichols, Jonathan E. (5 April 2016). "Solar cycles or random processes? Evaluating solar variability in Holocene climate records". Scientific Reports. 6 (1): 23961. doi:10.1038/srep23961. ISSN 2045-2322. PMC 4820721. PMID 27045989.
- ^ Ribas, Ignasi (February 2010). The Sun and stars as the primary energy input in planetary atmospheres. Proceedings of the IAU Symposium 264 'Solar and Stellar Variability – Impact on Earth and Planets'. 264. pp. 3–18. arXiv:0911.4872. Bibcode:2010IAUS..264....3R. doi:10.1017/S1743921309992298.
- ^ a b Marty, B. (2006). "Water in the Early Earth". Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 62 (1): 421–50. Bibcode:2006RvMG...62..421M. doi:10.2138/rmg.2006.62.18.
- ^ Watson, E.B.; Harrison, TM (2005). "Zircon Thermometer Reveals Minimum Melting Conditions on Earliest Earth". Science. 308 (5723): 841–44. Bibcode:2005Sci...308..841W. doi:10.1126/science.1110873. PMID 15879213. S2CID 11114317.
- ^ Hagemann, Steffen G.; Gebre-Mariam, Musie; Groves, David I. (1994). "Surface-water influx in shallow-level Archean lode-gold deposits in Western, Australia". Geology. 22 (12): 1067. Bibcode:1994Geo....22.1067H. doi:10.1130/0091-7613(1994)022<1067:SWIISL>2.3.CO;2.
- ^ Sagan, C.; G. Mullen (1972). "Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures". Science. 177 (4043): 52–6. Bibcode:1972Sci...177...52S. doi:10.1126/science.177.4043.52. PMID 17756316. S2CID 12566286.
- ^ Sagan, C.; Chyba, C (1997). "The Early Faint Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases". Science. 276 (5316): 1217–21. Bibcode:1997Sci...276.1217S. doi:10.1126/science.276.5316.1217. PMID 11536805.
- ^ Schröder, K.-P.; Connon Smith, Robert (2008), "Distant future of the Sun and Earth revisited", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 386 (1): 155–63, arXiv:0801.4031, Bibcode:2008MNRAS.386..155S, doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, S2CID 10073988
- ^ a b Miles, M.G.; Grainger, R.G.; Highwood, E.J. (2004). "The significance of volcanic eruption strength and frequency for climate". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 130 (602): 2361–76. Bibcode:2004QJRMS.130.2361M. doi:10.1256/qj.03.60.
- ^ "Volcanic Gases and Climate Change Overview". usgs.gov. USGS. Retrieved 31 July 2014.
- ^ Annexes, in IPCC AR4 SYR 2008, p. 58.
- ^ Diggles, Michael (28 February 2005). "The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines". U.S. Geological Survey Fact Sheet 113-97. United States Geological Survey. Retrieved 8 October 2009.
- ^ Diggles, Michael. "The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines". usgs.gov. Retrieved 31 July 2014.
- ^ Oppenheimer, Clive (2003). "Climatic, environmental and human consequences of the largest known historic eruption: Tambora volcano (Indonesia) 1815". Progress in Physical Geography. 27 (2): 230–59. doi:10.1191/0309133303pp379ra. S2CID 131663534.
- ^ Black, Benjamin A.; Gibson, Sally A. (2019). "Deep Carbon and the Life Cycle of Large Igneous Provinces". Elements. 15 (5): 319–324. doi:10.2138/gselements.15.5.319.
- ^ Wignall, P (2001). "Large igneous provinces and mass extinctions". Earth-Science Reviews. 53 (1): 1–33. Bibcode:2001ESRv...53....1W. doi:10.1016/S0012-8252(00)00037-4.
- ^ Graf, H.-F.; Feichter, J.; Langmann, B. (1997). "Volcanic sulphur emissions: Estimates of source strength and its contribution to the global sulphate distribution". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 102 (D9): 10727–38. Bibcode:1997JGR...10210727G. doi:10.1029/96JD03265. hdl:21.11116/0000-0003-2CBB-A.
- ^ Forest, C.E.; Wolfe, J.A.; Molnar, P.; Emanuel, K.A. (1999). "Paleoaltimetry incorporating atmospheric physics and botanical estimates of paleoclimate". Geological Society of America Bulletin. 111 (4): 497–511. Bibcode:1999GSAB..111..497F. doi:10.1130/0016-7606(1999)111<0497:PIAPAB>2.3.CO;2. hdl:1721.1/10809.
- ^ "Panama: Isthmus that Changed the World". NASA Earth Observatory. Archived from the original on 2 August 2007. Retrieved 1 July 2008.
- ^ Haug, Gerald H.; Keigwin, Lloyd D. (22 March 2004). "How the Isthmus of Panama Put Ice in the Arctic". Oceanus. Woods Hole Oceanographic Institution. 42 (2). Retrieved 1 October 2013.
- ^ Bruckschen, Peter; Oesmanna, Susanne; Veizer, Ján (30 September 1999). "Isotope stratigraphy of the European Carboniferous: proxy signals for ocean chemistry, climate and tectonics". Chemical Geology. 161 (1–3): 127–63. Bibcode:1999ChGeo.161..127B. doi:10.1016/S0009-2541(99)00084-4.
- ^ Parrish, Judith T. (1993). "Climate of the Supercontinent Pangea". Chemical Geology. The University of Chicago Press. 101 (2): 215–33. Bibcode:1993JG....101..215P. doi:10.1086/648217. JSTOR 30081148. S2CID 128757269.
- ^ Hausfather, Zeke (18 August 2017). "Explainer: Why the sun is not responsible for recent climate change". Carbon Brief. Retrieved 5 September 2019.
- ^ Pierce, J. R. (2017). "Cosmic rays, aerosols, clouds, and climate: Recent findings from the CLOUD experiment". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 122 (15): 8051–55. Bibcode:2017JGRD..122.8051P. doi:10.1002/2017JD027475. ISSN 2169-8996.
- ^ Brugger, Julia; Feulner, Georg; Petri, Stefan (April 2017), "Severe environmental effects of Chicxulub impact imply key role in end-Cretaceous mass extinction", 19th EGU General Assembly, EGU2017, proceedings from the conference, 23–28 April 2017, 19, Vienna, Austria, p. 17167, Bibcode:2017EGUGA..1917167B.
- ^ Burroughs 2001, p. 232.
- ^ Hadlington, Simon 9 (May 2013). "Mineral dust plays key role in cloud formation and chemistry". Chemistry World. Retrieved 5 September 2019.
- ^ Mahowald, Natalie; Albani, Samuel; Kok, Jasper F.; Engelstaeder, Sebastian; Scanza, Rachel; Ward, Daniel S.; Flanner, Mark G. (1 December 2014). "The size distribution of desert dust aerosols and its impact on the Earth system". Aeolian Research. 15: 53–71. Bibcode:2014AeoRe..15...53M. doi:10.1016/j.aeolia.2013.09.002. ISSN 1875-9637.
- ^ New, M.; Todd, M.; Hulme, M; Jones, P. (December 2001). "Review: Precipitation measurements and trends in the twentieth century". International Journal of Climatology. 21 (15): 1889–922. Bibcode:2001IJCli..21.1889N. doi:10.1002/joc.680. S2CID 56212756.
- ^ a b Demenocal, P.B. (2001). "Cultural Responses to Climate Change During the Late Holocene" (PDF). Science. 292 (5517): 667–73. Bibcode:2001Sci...292..667D. doi:10.1126/science.1059827. PMID 11303088.
- ^ Sindbaek, S.M. (2007). "Networks and nodal points: the emergence of towns in early Viking Age Scandinavia". Antiquity. 81 (311): 119–32. doi:10.1017/s0003598x00094886.
- ^ Dominic, F.; Burns, S.J.; Neff, U.; Mudulsee, M.; Mangina, A; Matter, A. (April 2004). "Palaeoclimatic interpretation of high-resolution oxygen isotope profiles derived from annually laminated speleothems from Southern Oman". Quaternary Science Reviews. 23 (7–8): 935–45. Bibcode:2004QSRv...23..935F. doi:10.1016/j.quascirev.2003.06.019.
- ^ Hughes, Malcolm K.; Swetnam, Thomas W.; Diaz, Henry F., eds. (2010). Dendroclimatology: progress and prospect. Developments in Paleoenvironmental Research. 11. New York: Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4020-4010-8.
- ^ Langdon, P.G.; Barber, K.E.; Lomas-Clarke, S.H.; Lomas-Clarke, S.H. (August 2004). "Reconstructing climate and environmental change in northern England through chironomid and pollen analyses: evidence from Talkin Tarn, Cumbria". Journal of Paleolimnology. 32 (2): 197–213. Bibcode:2004JPall..32..197L. doi:10.1023/B:JOPL.0000029433.85764.a5. S2CID 128561705.
- ^ Birks, H.H. (March 2003). "The importance of plant macrofossils in the reconstruction of Lateglacial vegetation and climate: examples from Scotland, western Norway, and Minnesota, US" (PDF). Quaternary Science Reviews. 22 (5–7): 453–73. Bibcode:2003QSRv...22..453B. doi:10.1016/S0277-3791(02)00248-2. hdl:1956/387.
- ^ Miyoshi, N; Fujiki, Toshiyuki; Morita, Yoshimune (1999). "Palynology of a 250-m core from Lake Biwa: a 430,000-year record of glacial–interglacial vegetation change in Japan". Review of Palaeobotany and Palynology. 104 (3–4): 267–83. doi:10.1016/S0034-6667(98)00058-X.
- ^ Prentice, I. Colin; Bartlein, Patrick J; Webb, Thompson (1991). "Vegetation and Climate Change in Eastern North America Since the Last Glacial Maximum". Ecology. 72 (6): 2038–56. doi:10.2307/1941558. JSTOR 1941558.
- ^ Coope, G.R.; Lemdahl, G.; Lowe, J.J.; Walkling, A. (4 May 1999). "Temperature gradients in northern Europe during the last glacial – Holocene transition (14–9 14 C kyr BP) interpreted from coleopteran assemblages". Journal of Quaternary Science. 13 (5): 419–33. Bibcode:1998JQS....13..419C. doi:10.1002/(SICI)1099-1417(1998090)13:5<419::AID-JQS410>3.0.CO;2-D.
- ^ a b c Adams, J.M.; Faure, H., eds. (1997). "Global land environments since the last interglacial". Tennessee: Oak Ridge National Laboratory. Archived from the original on 16 January 2008. QEN members.
- ^ Ochoa-Hueso, R; Delgado-Baquerizo, N; King, PTA; Benham, M; Arca, V; Power, SA (2019). "Ecosystem type and resource quality are more important than global change drivers in regulating early stages of litter decomposition". Soil Biology and Biochemistry. 129: 144–52. doi:10.1016/j.soilbio.2018.11.009.
- ^ Kinver, Mark (15 November 2011). "UK trees' fruit ripening '18 days earlier'". Bbc.co.uk. Retrieved 1 November 2012.
- ^ a b Sahney, S.; Benton, M.J.; Falcon-Lang, H.J. (2010). "Rainforest collapse triggered Pennsylvanian tetrapod diversification in Euramerica" (PDF). Geology. 38 (12): 1079–82. Bibcode:2010Geo....38.1079S. doi:10.1130/G31182.1. Retrieved 27 November 2013.
- ^ Bachelet, D.; Neilson, R.; Lenihan, J. M.; Drapek, R.J. (2001). "Climate Change Effects on Vegetation Distribution and Carbon Budget in the United States". Ecosystems. 4 (3): 164–85. doi:10.1007/s10021-001-0002-7. S2CID 15526358.
- ^ Burroughs 2007, p. 273.
- ^ Millington, Rebecca; Cox, Peter M.; Moore, Jonathan R.; Yvon-Durocher, Gabriel (10 May 2019). "Modelling ecosystem adaptation and dangerous rates of global warming". Emerging Topics in Life Sciences. 3 (2): 221–31. doi:10.1042/ETLS20180113. hdl:10871/36988. ISSN 2397-8554. PMID 33523155.
- ^ Burroughs 2007, p. 267.
- ^ Seiz, G.; N. Foppa (2007). The activities of the World Glacier Monitoring Service (WGMS) (PDF) (Report). Archived from the original (PDF) on 25 March 2009. Retrieved 21 June 2009.
- ^ "International Stratigraphic Chart". International Commission on Stratigraphy. 2008. Archived from the original on 15 October 2011. Retrieved 3 October 2011.
- ^ Burroughs 2007, p. 279.
- ^ Hansen, James. "Science Briefs: Earth's Climate History". NASA GISS. Retrieved 25 April 2013.
- ^ Belt, Simon T.; Cabedo-Sanz, Patricia; Smik, Lukas; et al. (2015). "Identification of paleo Arctic winter sea ice limits and the marginal ice zone: Optimised biomarker-based reconstructions of late Quaternary Arctic sea ice". Earth and Planetary Science Letters. 431: 127–39. Bibcode:2015E&PSL.431..127B. doi:10.1016/j.epsl.2015.09.020. hdl:10026.1/4335. ISSN 0012-821X.
- ^ Warren, Stephen G.; Voigt, Aiko; Tziperman, Eli; et al. (1 November 2017). "Snowball Earth climate dynamics and Cryogenian geology-geobiology". Science Advances. 3 (11): e1600983. Bibcode:2017SciA....3E0983H. doi:10.1126/sciadv.1600983. ISSN 2375-2548. PMC 5677351. PMID 29134193.
- ^ Caballero, R.; Huber, M. (2013). "State-dependent climate sensitivity in past warm climates and its implications for future climate projections". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (35): 14162–67. Bibcode:2013PNAS..11014162C. doi:10.1073/pnas.1303365110. ISSN 0027-8424. PMC 3761583. PMID 23918397.
- ^ Hansen James; Sato Makiko; Russell Gary; Kharecha Pushker (2013). "Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 371 (2001): 20120294. arXiv:1211.4846. Bibcode:2013RSPTA.37120294H. doi:10.1098/rsta.2012.0294. PMC 3785813. PMID 24043864.
- ^ McInherney, F.A..; Wing, S. (2011). "A perturbation of carbon cycle, climate, and biosphere with implications for the future". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 39: 489–516. Bibcode:2011AREPS..39..489M. doi:10.1146/annurev-earth-040610-133431.
- ^ Westerhold, T..; Röhl, U.; Raffi, I.; Fornaciari, E.; Monechi, S.; Reale, V.; Bowles, J.; Evans, H. F. (2008). "Astronomical calibration of the Paleocene time" (PDF). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 257 (4): 377–403. Bibcode:2008PPP...257..377W. doi:10.1016/j.palaeo.2007.09.016.
- ^ Burroughs 2007, pp. 190–91.
- ^ McInherney, F.A..; Wing, S. (2011). "A perturbation of carbon cycle, climate, and biosphere with implications for the future". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 39: 489–516. Bibcode:2011AREPS..39..489M. doi:10.1146/annurev-earth-040610-133431.
- ^ Ivany, Linda C.; Pietsch, Carlie; Handley, John C.; Lockwood, Rowan; Allmon, Warren D.; Sessa, Jocelyn A. (1 September 2018). "Little lasting impact of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum on shallow marine molluscan faunas". Science Advances. 4 (9): eaat5528. Bibcode:2018SciA....4.5528I. doi:10.1126/sciadv.aat5528. ISSN 2375-2548. PMC 6124918. PMID 30191179.
- ^ Haerter, Jan O.; Moseley, Christopher; Berg, Peter (2013). "Strong increase in convective precipitation in response to higher temperatures". Nature Geoscience. 6 (3): 181–85. Bibcode:2013NatGe...6..181B. doi:10.1038/ngeo1731. ISSN 1752-0908.
- ^ Kaufman, Darrell; McKay, Nicholas; Routson, Cody; Erb, Michael; Dätwyler, Christoph; Sommer, Philipp S.; Heiri, Oliver; Davis, Basil (30 June 2020). "Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach". Scientific Data. 7 (1): 201. Bibcode:2020NatSD...7..201K. doi:10.1038/s41597-020-0530-7. ISSN 2052-4463. PMC 7327079. PMID 32606396.
- ^ Zemp, M.; I.Roer; A.Kääb; M.Hoelzle; F.Paul; W. Haeberli (2008). United Nations Environment Programme – Global Glacier Changes: facts and figures (PDF) (Report). Archived from the original (PDF) on 25 March 2009. Retrieved 21 June 2009.
- ^ EPA, OA, US (July 2016). "Climate Change Indicators: Glaciers". US EPA.
- ^ "Land ice – NASA Global Climate Change".
- ^ Shaftel, Holly (ed.). "Climate Change: How do we know?". NASA Global Climate Change. Earth Science Communications Team at NASA's Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 16 December 2017.
- ^ "GISS Surface Temperature Analysis (v4) / Annual Mean Temperature Change over Land and over Ocean". NASA GISS. Archived from the original on 16 April 2020.
- ^ a b Harvey, Chelsea (1 November 2018). "The Oceans Are Heating Up Faster Than Expected". Scientific American. Archived from the original on 3 March 2020. Data from NASA GISS.
- ^ "GISS Surface Temperature Analysis (v4) / Annual Mean Temperature Change for Hemispheres". NASA GISS. Archived from the original on 16 April 2020.
- ^ a b Freedman, Andrew (9 April 2013). "In Warming, Northern Hemisphere is Outpacing the South". Climate Central. Archived from the original on 31 October 2019.
- ^ a b "GISS Surface Temperature Analysis (v4) / Temperature Change for Three Latitude Bands". NASA GISS. Archived from the original on 16 April 2020.
- ^ a b Hawkins, Ed (12 September 2019). "Atmospheric temperature trends". Climate Lab Book. Archived from the original on 12 September 2019. (Higher-altitude cooling differences attributed to ozone depletion and greenhouse gas increases; spikes occurred with volcanic eruptions of 1982-83 (El Chichón) and 1991-92 (Pinatubo).)
- ^ a b Meduna, Veronika (17 September 2018). "The climate visualisations that leave no room for doubt or denial". The Spinoff. New Zealand. Archived from the original on 17 May 2019.
- ^ "Climate at a Glance / Global Time Series". NCDC / NOAA. Archived from the original on 23 February 2020.
- ^ a b Hawkins, Ed Hawkins, Ed (10 March 2020). "From the familiar to the unknown". Climate Lab Book (professional blog). Archived from the original on 23 April 2020. (Direct link to image; Hawkins credits Berkeley Earth for data.) "The emergence of observed temperature changes over both land and ocean is clearest in tropical regions, in contrast to the regions of largest change which are in the northern extra-tropics. As an illustration, northern America has warmed more than tropical America, but the changes in the tropics are more apparent and have more clearly emerged from the range of historical variability. The year-to-year variations in the higher latitudes have made it harder to distinguish the long-term changes."
- ^ a b Lenton, Timothy M.; Rockström, Johan; Gaffney, Owen; Rahmstorf, Stefan; Richardson, Katherine; Steffen, Will; Schellnhuber, Hans Joachim (27 November 2019). "Climate tipping points — too risky to bet against". Nature. 575 (7784): 592–595. Bibcode:2019Natur.575..592L. doi:10.1038/d41586-019-03595-0. PMID 31776487. Correction dated 9 April 2020
Рекомендации
- Cronin, Thomas N. (2010). Paleoclimates: understanding climate change past and present. New York: Columbia University Press. ISBN 978-0-231-14494-0.
- IPCC (2007). Solomon, S.; Qin, D.; Manning, M.; Chen, Z.; et al. (eds.). Climate Change 2007: The Physical Science Basis (PDF). Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88009-1. (pb: 978-0-521-70596-7).
- IPCC (2008). The Core Writing Team; Pachauri, R.K.; Reisinger, A.R. (eds.). Climate Change 2008: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, Switzerland: IPCC. ISBN 978-92-9169-122-7..
- Burroughs, William James (2001). Climate Change : A multidisciplinary approach. Cambridge: Cambridge university press. ISBN 0521567718.
- Burroughs, William James (2007). Climate Change : A multidisciplinary approach. Cambridge: Cambridge university press. ISBN 978-0-511-37027-4.
- Ruddiman, William F. (2008). Earth's climate : Past and Future. New York: W. H. Freeman and Company. ISBN 9780716784906.
- Rohli, Robert. V.; Vega, Anthony J. (2018). Climatology (fourth ed.). Jones & Bartlett Learning. ISBN 9781284126563.
Внешние ссылки
- Global Climate Change from NASA (US)
- Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
- Climate Variability – NASA Science