Luni

Incalzirea globala

Efectul de incalzire globala

Pentru a întelege fenomenul de încalzire globala , care actioneaza asupra Pamântului, trebuie sa privim acest fenomen într-un context mai larg.

Modificarile de clima care au aparut în ultimul timp pe Terra nu sunt singulare în sistemul nostru solar .

Alexei Dimitrov , un cercetator rus, a facut câteva observatii asupra unor modificari aparute pe diferite planete si sateliti din jurul soarelui :

- Luna îsi fabrica o atmosfera proprie formata din compusi ai sodiului ( Na) ;

- densitatea atmosferei lui Marte este în crestere rapida ( se crede ca acest lucru a dus la defectarea satelitului artificial Mars Observer - SUA în 1997 ) ;

- activitatea vulcanica pe Terra a crescut de cinci ori începând cu anul 1875 ;

- planeta Venus sufera o crestere vizibila a intensitatii luminoase ;

- intensitatea câmpului magnetic a lui Jupiter s-a dublat , iar între planeta si unul dintre satelitii sai s-a format un tub de radiatii ionizat ;

- planetele Uranus si Neptun au suferit recente inversari de poli magnetici , îsi maresc câmpul magnetic si devin tot mai stralucitoare ;

- intensitatea câmpului magnetic al Soarelui a crescut si el cu 230 % din 1901 .

Miscarea Chandler este generata de atractia diferentiata exercitata de Luna si Soare asupra structurii neomogene a planetei si reprezinta o mica deplasare în pozitia polilor de rotatie ai Pamântului, cu caracter semi-regulat. Datorita Miscarii Chandler (care nu e singura componenta de deplasare a polilor de rotatie), polii de rotatie se misca într-un cerc neregulat cu diametrul de 3…15 metri cu o perioada de 36 de luni.
Peste Miscarea Chandler se suprapun alte miscari, asa încât polii de rotatie executa permanent un fel de “dans” foarte complicat si partial neregulat cu o amplitudine mica.
Cauzele Miscarii Chandler sunt un subiect controversat. Interactii între diversele atractii gravitationale reprezinta doar una din ipoteze. O ipoteza lansata de cercetatori de la Jet Propulsion Laboratory sustine ca miscare Chandler e cauza unor fenomene legate de clima Pamîntului.

Începând cu 15 februarie 2006 , Pamântul se roteste fara a mai avea excentricitatea cunoscuta sub Miscarea Chandler . Ea are o periodicitate de 7 ani în care s-au observat doua extreme ( un minim si un maxim ) la distanta de 3,5 ani . Începând din octombrie 2005 , planeta a intrat în faza de minim a miscarii ce trebuia sa dureze 14 luni ( anul 2006 si o parte din anul 2007 ) . Însa , din luna noiembrie 2005 , punctul de referinta al masurarii Miscarii Chandler , a început sa descrie o traiectorie circulara din ce în ce mai strânsa astfel încât pe 8 ianuarie 2006 a încetat orice schimbare a coordonatelor X si Y folosite pentru a determina modificarea zilnica a locatiei axei de rotatie a planetei .

Conform observatiilor din ultimii 100 de ani , este prima data când balansul axei de rotatie a Pamântului a încetat .

Realitatile cosmice si geofizice concura spre ideea aparitiei unui nou ciclu în Miscarea Chandler cu alte caracteristici .

Oprirea curenta este rezultatul clar a unor noi vectori , care contracareaza fortele Lunii si Soarelui , aparuti la nivelul local al Pamântului . Acestia ar pute fi :

1. în urma imensei rupturi din zona Sumatra ( Oceanul Indian ) aparuta la sfârsitul lunii decembrie 2004 ( odata cu celebrul Tsunami ) , au existat sute de cutremure cu magnitudinea peste 6 grade Richter în acea zona , într-un interval de câteva saptamâni . Placile tectonice (intersectia a trei placi tectonice : Eurasiatica, Indo-Australiana si Pacifica ) au rupt echilibrul fragil în care se aflau . Este clar ca pozitia locala a acestora s-a modificat ducând la aparitia unor noi vectori generati de miscarea de rotatie a Pamântului , afectând în acest fel Miscarea Chandler .
2. inversarea polilor magnetici ai Pamântului . Polul Nord magnetic se apropie de punctul de nord al axei de rotatie cu o viteza de 40 km/an . Aceasta tendinta a început înca din 1930 , viteza crescând progresiv .

Acesti doi factori au un cuvânt de spus în oprirea Miscarii Chandler . Stabilizarea balansului planetar va fi precedata de miscari tectonice cauzate de acumularea tensiunilor interne în structura planetei . Eliberarea acestor tensiuni se va face violent .

Aceste modificari la nivel planetar vor avea o serie de efecte asupra Pamântului care va afecta , printre altele , si clima terestra .

Mai întâi are loc o încalzire progresiva , precum cea constatata în zilele noastre ( pe care o atribuim NUMAI unor tehnologii terestre poluante ) . Încalzirea provoaca topirea ghetarilor si chiar a calotelor polare . În martie 2006 , ghetarii dintr-o rezervatie naturala din sudul Patagoniei , Argentina , se dislocau si se pravaleau în ocean . La Polul Nord au fost semnalate desprinderi masive din banchiza de gheata care pornesc în deriva si se topesc .

Topirea ghetarilor si a banchizelor va determina cresterea nivelului Oceanului Planetar si inundarea tarmurilor . În procesul de topire , ghetarii ( apa dulce ) se topesc , determina racirea apei polare si scaderea salinitatii . Un mecanism cunoscut numit ” Motorul heliosalin ” al planetei , care mentine circulatia apelor de adâncime intens saline si a celor de suprafata îndulcite , dar si între apele ecuatoriale si cele polare , intra în încetinire . Fenomenele evolueaza lent dar , în ultimul timp , par a se accelera .

Planeta reactioneaza si începe autoreglarea . Va începe o noua glaciatiune , ce va fi resimtita cel mai drastic pe tarmul de vest al Europei , respectiv pe coasta de Est a Americii de Nord , încalzite în prezent de cunoscutul curent maritim Golf Stream .

Mediul biologic va avea de suferit si va fi profund afectat .

Perioada glaciara este o perioada lunga de reducere a temperaturii climei Pamântului având ca rezultat aparitia straturilor de gheata pe continentele din emisfera nordica si sudica ( datorita straturilor de gheata din Groelanda si Polul Sud putem spune ca suntem înca într-o perioada glaciara ) .

Au existat patru mari glaciatiuni în istoria Terrei . Cea mai veche glaciatiune se crede ca a avut loc acum 2,3 miliarde ani în perioada Paleoproterozoica , precum si cea din Neoproterozoic între - 750 si - 600 milioane de ani în urma denumita ” Pamântul Bulgar de Zapada ” . Cauza acestor glaciatiuni din îndepartatul Precambrian au fost oscilatii ale concentratiei de CO₂ si CH₄ ( metan ) din atmosfera .

Oscilatiile de temperatura si de glaciatiune mai apropiate sunt redate în figurile fig.1 si fig. 2.

Fig.1 Evolutia temperaturii în cenozoic

Fig.2. Evolutia temperaturii în ultimii 5,5 milioane ani ( de la Pliocen încoace )

Din fig.1 se observa ca perioadele de glaciatiuni devin tot mai scurte pe masura ce ne apropiem de prezent . De la oscilatii mari de zeci de milioanede ani se ajunge la portiunea verde din dreapta figurii unde curbele sunt foarte apropiate . ACEST lucru se poate vedea mai clar în fig.2 , unde avem perioada de 5,5 milioane de ani , acoperind epocile Pliocen , Pleistocen si Holocen ( perioada actuala ). Se observa o reducere a frecventei oscilatiilor dar si o amplificare a acestora .

Fig.3 Evolutia temperaturii evaluata la statiunea Vostok din Antarctica si de EPICA (The European Program for Ice Coring in Antarctica ), precum si evolutia volumului gheturilor în aceeasi perioada.

Fig. 3 reda perioada ultimelor 450 de mii de ani , perioada cunoscuta ca epoca glaciara . Se observa cresteri rapide ale temperaturii , urmate de scaderea mai lenta a acesteia. Maximele reprezinta perioadele interglaciare , iar temperaturile coborate reprezinta glaciatiunile .

Cresteri si scaderi ale concentratiei de oxigen din atmosfera

Atmosfera primara a pamântului a continut hidrogen si heliu. Datorita temperaturii ridicate a scoartei înca topite, a caldurii solare si poate a vântului solar, aceasta prima atmosfera s-a pierdut în spatiu. Cu 4,4 miliarde de ani în urma, scoarta s-a solidificat, iar eruptiile vulcanice au generat vapori de apa, dioxid de carbon si amoniac, formând cea de-a doua atmosfera timpurie a Pamântului, lipsita de oxigen .Mai târziu, apa condesându-se prin racire, si amoniacul descompunându-se fotochimic, a doua atmosfera târzie era compusa mai ales din azot si dioxid de carbon. Cantitativ, aceasta a doua atmosfera continea de circa 100 de ori mai mult gaz decât cea de acum. Prin racirea suprafetei terestre, cea mai mare parte a dioxidului de carbon s-a dizolvat în ocean.

Cu 3,3 miliarde de ani în urma , au aparut primele bacterii fototrope, producatoare de oxigen, cianobacteriile. Ele au trait în mediul acvatic si au transformat atmosfera din anoxica în oxica, între 2,7 si 2,2 miliarde de ani înaintea noastra. Aceasta opera a fost continuata de plantele marine fotosintetizante si amplificata odata cu invadarea uscatului de catre plante . La început oxigenul molecular degajat de fotosinteza nu a aparut în compozitia atmosferei, din cauza cantitatilor mari de ioni reducatori din apa marilor, mai ales Fe³⁺ (s-a format Fe₂O₃ ). De aceea o îmbogatire a oxigenului în aer se face simtita numai dupa ce fierul redus a fost consumat, atât din apa oceanelor, cât si din rocile de suprafata. Dar fotosinteza si generarea oxigenului au dus si la formarea substantelor organice, carbonul fiind legat alaturi de hidrogenul extras din apa. Alaturi de carbonati, fixarea carbonului s-a facut si prin formarea zacamintelor de carbune (în Carbonifer, 362-290 milioane de ani în urma). Unele indicii arata ca în Carbonifer presiunea partiala a O₂ a putut ajunge pâna la 35 % , adica cu mai bine de 50% mai ridicata decât cea de astazi. Asa s-ar explica prezenta insectelor gigant din Carbonifer, a caror respiratie prin difuzie era avantajata de presiunea ridicata a oxigenului. Dupa o perioada de 120 milioane de ani are loc o scadere la 15% a concentratiei O₂ , contribuind la marea extinctie de la sfârsitul Permianului, în care au disparut 90% dintre speciile existente atunci.

Atmosfera din prezent, a treia atmosfera a Pamântului, contine ~21% O₂ , valoare stationara, datorita echilibrului dintre productie si consum. Productia este data de îngroparea carbonului sub forma de carbon organic (urmare a fotosintezei) si formarea piritei (din oxizi de fier si sulf), în timp ce consumul de oxigen se datoreaza reactiei oxigenului cu gaze vulcanice reducatoare, gaze metamorfice reducatoare si material reducator de pe uscat. Cele doua fluxuri sunt în momentul de fata constante, deci viteza productiei nete de O₂ este zero .

Pentru a vedea cât de important este acest echilibru pentru noi, e de-ajuns sa mentionam ca daca astazi ar scadea presiunea oxigenului la 0,15 bar, n-am putea aprinde focul, iar daca ar creste la 0,25 bar, ar arde intens chiar si materialul organic umed.

Cauzele glaciatiunilor

Oamenii de stiinta au identificat anumiti factori care pot crea conditiile producerii glaciatiunii :

- compozitia atmosferica ( concentratiile de CO₂ , metan ( CH₄) , SO₂ si aparitia altor gaze si particule în atmosfera ) ;

- modificari ale orbitei Pamântului în jurul Soarelui ( cunoscute ca ciclurile Milankovitch ) si posibile modificari ale orbitei Soarelui în jurul centrului galaxiei;

- modificari ale pozitiilor placilor tectonice continentale si oceanice de pe suprafata Pamântului ;

- modificari ale câmpului magnetic solar si a fluxului de energie solara ;

- modificari ale planului orbital al sistemului Pamânt - Luna ( Miscarea Chandler ) ;

- eventualele impacte a unor meteoriti de mari dimensiuni ;

- eruptii ale unor supervulcani ( Toba )

Schimbari în atmosfera Pamântului

Cea mai relevanta schimbare este cantitatea de gaze de sera ( CO₂ , metan , SO₂ , etc ) din atmosfera . Exista dovezi care arata faptul ca , concentratia gazelor de sera au scazut la începutul glaciatiunii si a crescut spre finalul acestei epoci . Concentratia gazelor de sera au fost afectate de asemenea de deplasarea continentelor si de vulcanism .

Ipoteza ” Pamântul Bulgar de Zapada ” arata câteva perioade din istoria Pamântului în care au avut loc glaciatiuni , care s-au încheiat prin cresterea CO₂ din atmosfera . Aceasta posibilitate de repetare în viitor a fenomenului “Pamântul Bulgar de Zapada ” va exista datorita fluctuatiilor gazelor de sera .

Deplasari de continente

Un alt aspect important care a contribuit la crearea diferitelor tipuri de clime în trecut este legata de curentii oceanici care au aparut prin modificarea pozitiei continentelor .

Înregistrarile geologice arata ca o perioada de glaciatiune noua poate aparea în momentul în care pozitia continentelor ar putea produce blocarea sau reducerea fluxului de apa calda de la ecuator la poli . Cresterea stratului de gheata duce la marirea gradului de reflexie a Pamântului si în acelasi timp la reducerea gradului de absorbtie a radiatiilor solare care produc racirea atmosferei .

Exista cunoscute trei configuratii de continente care pot bloca sau reduce fluxul de caldura de la ecuator la poli :

- existenta unui continent plasat pe unul din poli ( exemplu : Antarctica ) ;

- o mare polara înconjurata de continente ( Oceanul Artic ) ;

- un supercontinent care acopera aproape întreg ecuatorul ( continental Rodinia din perioada Criogena ) .

Terra de astazi are un continent peste Polul Sud si un ocean înconjurat de continente la Polul Nord , ceea ce a dus la credinta geologilor ca Pamântul va intra în viitorul apropiat în câteva perioade de glaciatiune ; timpul estimat va fi între 2.000 si 50.000 de ani depinzând si de alti factori ( se crede ca muntii Himalaya sunt un factor major în actuala perioada de glaciatiune deoarece ei au provocat cresterea cantitatii de apa - musoni - si astfel au produs spalarea cantitatii de CO₂ din atmosfera , micsorând efectul de sera .

Variatii în deplasarea Terrei pe orbita din jurul Soarelui ( ciclurile Milankovitch )

Milankovitch , om de stiinta de origine sârba , a propus ideea ca intensitatea radiatiilor solare primita de Terra sunt influentate de trei factori fundamentali :

1. Factorul de precesie ( de rotire a axului Pamântului ) conform fig. 4A , care are o durata de 23.000 de ani ;
2. Factorul de înclinatie ( variatia axului Pamântului în plan vertical ) conform fig. 4B , aceasta variatie fiind cuprinsa între 21,5 grade si 24,5 grade si are o durata de 41.000 de ani ;
3. Factorul de excentricitate ( orbita circulara a Pamântului se transforma într-o orbita eliptica ) conform fig. 4C , care are o durata de 100.000 de ani .

Teoria propusa de Milankovitch este aceea ca aceste cicluri ale miscarii Pamântului în jurul Soarelui au efect asupra climei Terrei aducând perioade calde si reci , inclusiv perioadele glaciale .

Efectele combinate ale modificarii distantei Pamântului fata de Soare , precesia axei Pamântului si schimbarea unghiului axei Pamântului vor duce la redistribuirea energiei solare captata de Terra . O caracteristica importanta o are schimbarea unghiului axei Pamântului ( care are ca efect existenta si intensitatea anotimpurilor ) : exemplu - fluxul de energie solara la 65 grade lat. nordica poate varia cu 25 % ( de la 400 W/m² pâna la 500 W/m² ). Se crede ca straturile de gheata avanseaza în emisferele Pamântului când verile devin prea reci si exista acumulari de zapada din iernile precedente .

În ultimii 800.000 de ani ritmicitatea perioadelor de glaciatiune au fost la 100.000 de ani ceea ce corespunde modificarilor de excentricitate si înclinatie a orbitei Pamântului , iar în perioada de acum 3 milioane de ani pâna în prezent cele mai puternice perioade de glaciatiune au avut o ritmicitate corespunzatoare ciclului de 41.000 de ani .

Variatia energiei solare

Exista doua tipuri de variatii a energiei solare :

1. pe o perioada lunga de timp , astronomii considera cresterea energiei solare cu aproximativ 10 % la fiecare 1 miliard de an . Acest lucru poate produce efectul de sera pe Pamânt ( temperaturile ridicate produc vapori de apa care duc la efectul de sera ) .
2. pe perioade scurte de timp , exista diferite modificari ale energiei solare numite cicluri solare ( Soarele produce diferite tipuri de reactii nucleare care produc modificari ale compozitiei sale ) pe durata a milioane de ani pot modifica fluxul de energie solara .

Variatiile solare pe termen lung nu pot fi cauza declansarii perioadelor de glaciatiune.

Cele mai cunoscute modificari pe termen scurt sunt ciclurile solare ( care au diferite periodicitati : exemplu 11 ani ) care corespund cu perioadele reci ale perioadelor de glaciatiune .

Vulcanismul

70 % din suprafata Pamântului este acoperit de ape si teoria miscarii placilor tectonice arata cum crusta oceanica este complet schimbata la fiecare 200 milioane de ani. Exista posibilitatea teoretica ca vulcanii submarini sa produca efectul de încalzire globala prin eliberarea de metan , CO₂ , amoniac si alte gaze care sa produca într-un ritm rapid efectul de sera .

Evolutia suprafetei de gheata la Polul Nord în perioada 2003 - 2008

Fig.5. Situatia suprafetei de gheata la Polul Nord la Fig. 6. . Situatia suprafetei de gheata la Polul

data de 18-09-2003 Nord la data de 22-09-2005

Fig.8. . Situatia suprafetei de gheata la Polul Nord la data de 25-09-2008

Fig.7. . Situatia suprafetei de gheata la Polul Nord la data de 24-09-2007

Fig.9. Extensia suprafetelor de gheata pe durata anului în perioada 2002 - 2009

Fig.10. Modificari în concentratia gazelor cu efect de sera din perioada glaciala pâna în prezent

Concentratia atmosferica pentru CO₂ , metan si oxizi de nitrati în ultimii 10.000 ani ( diagrama mare ) si de la anul 1750 pâna în prezent ( în medalion ) .

Masuratorile sunt facute în gheata ( simbolizate cu diferite culori ) si din atmosfera ( liniile rosii ) . Pe axa orizontala este redat intervalul de timp 10.000 i.e.n. pâna în 2005 , iar axa verticala din stanga reda concentratiile de gaz , iar axa verticala din dreapta reprezinta energia radianta în W/m² .

Fig. 11. Schimbarile de temperatura globale si continentale

Aceasta figura reprezinta comparatii facute în schimbarile de temperatura la nivel global si continental. Linia neagra reprezinta observatiile facute în diferite perioade în intervalul 1906 - 2005 .

Fig. 12. Temperatura de la suprafata Pamântului masurata în secolul XX si încalzirea estimata în secolul XXI prin diferite modele de evolutie a climei

Liniile prezentate reprezinta nivele de emisii de gaze pentru fiecare tip de scenariu :

- linia neagra - masuratorile facute în secolul XX începând cu anul 1900 ;

- linia portocalie - concentratiile constante începând cu anul 2000 ;

- linia albastra - scenariul unei sustenabilitati mondiale constante ;

- linia verde - o dezvoltare economica foarte rapida pe plan mondial ;

- linia rosie - o dezvoltare mondiala haotica .

Cresterea temperaturii medii a aerului ( care a crescut deja cu 0,74 ^oC pentru ultima suta de ani ) va continua pâna la sfârsitul secolului XXI . Efectul de Încalzire Globala este asteptat sa varieze prin cresterea temperaturii cu 3 ^oC . Adoptarea masurilor de control de emisii de gaze trebuie sa previna aceasta crestere a temperaturii sau mentinerea ei sub nivelul de 3 ^oC .

clima, efectele incalziri globale, Incalzire globala, incalzirea globala, sclimbari climatice