Zmiany temperatury na Ziemi/Anomalie temperatury PDF

WYKŁAD 1 Zmiany temperatury na Ziemi/Anomalie temperatury W dniu 6 lipca 2023 wystąpiła najwyższa średnia globalna temp. 17,23 stopnie – od początku pomiarów, rok 2016 najcieplejszym rokiem w historii pomiarów ale 2023 pewnie go przebije Najcieplejszy wrzesień 2023 r. w Polsce...

WYKŁAD 1 Zmiany temperatury na Ziemi/Anomalie temperatury W dniu 6 lipca 2023 wystąpiła najwyższa średnia globalna temp. 17,23 stopnie – od początku pomiarów, rok 2016 najcieplejszym rokiem w historii pomiarów ale 2023 pewnie go przebije Najcieplejszy wrzesień 2023 r. w Polsce od 243 lat Trąba powietrzna (F2) w Borach Tucholskich, 14 lipca 2012 r. Nawałnica 11/12 sierpnia 2017 Ludzkość dotarła do punktu, w którym nasza planeta nie jest w stanie zniwelować wpływu człowieka na środowisko Młodzieżowy strajk klimatyczny COP28: 30.11-12.12.23 w Zjednoczonych Emiratach Arabskich Atmosfera ​ wokół ziemi w próżni -180 st C ​ to powłoka gazowa otaczająca kulę ziemską ​ chroni ziemię przed niekorzystnym promieniowaniem kosmicznym i słonecznym ​ dzięki niej średnia T przy powierzchni ziemi to ok 15 st. C ​ zachodzą w niej procesy pogodotwórcze ​ nie posiada górnej granicy, stopniowo przechodzi w przestrzeń kosmiczną ​ stan fizyczny atmosfery zmienia się w przestrzeni oraz w czasie, jest uzależniony od czynników zewnętrznych oraz wewnętrznych procesów zachodzących w atmosferze Meteorologia – nauka o procesach i zjawiskach występujących w atmosferze (stan fizyczny), bada procesy w oparciu o prawa fizyki, nauka geofizyczna, bada chwilowy stan atmosfery (pogodę) Klimatologia – nauka o klimacie, czyli o warunkach stwierdzonych na podstawie wieloletnich obserwacji Klimat – jest to wieloletni układ charakterystycznych dla danego obszaru stanów pogody Pogoda – chwilowy stan atmosfery Bieguny klimatyczne Ziemi Aziza (Libia): 58 stopni Wostok na Antarktydzie: -89,2 stopnie (trzeba założyć strój kosmiczny) Czerapundżi (Indie): 26461 mm opady Arika (Am. Płd.): 0,08 mm opady Góra Waszyngtona: wiatr 115m/s Czynniki klimatotwórcze Astrofizyczne: -ruch obiegowy Ziemi wokół Słońca (pory roku) -eliptyczny kształt orbity ziemskiej 1 -ruch obrotowy Ziemi (dzień/noc) -nachylenie osi ziemskiej do płaszczyzny orbity (66,5 stopni) -Odległość pomiędzy Słońcem a Ziemią - średnio 150 000 000 km. Geograficzne: -kulisty kształt Ziemi -szerokość geograficzna -rozkład lądów i mórz -prądy morskie -temperatura powierzchni oceanu i jego zlodzenie -ukształtowanie kontynentów (wysokość n.p.m., przebieg pasm górskich, formy terenu) -pokrycie terenu (skały, roślinność, śniegi i lodowce, wody itp.) Statyczne -położenie lądów i oceanów -ukształtowanie powierzchni Ziemi -rodzaj podłoża Dynamiczne -cyrkulacja atmosferyczna -prądy morskie Czynniki klimatotwórcze -naturalne -antropogeniczne Promieniowanie Słoneczne (krótkofalowe) – wpływa na rozkład temperatury na ziemi Temperatura powietrza – rok Bryza morska – wiatr o cyklu dobowym Dzienna- morska (od strony morza) Nocna – lądowa Opady atmosferyczne Monsuny w Azji płd-wsch Klasyfikacje klimatyczne – W. Okołowicz Klimat Polski umiarkowanie ciepły przejściowy 2  bardzo zmienny szerokość między 49* a 54*50’ położenie na pograniczu oddziaływania mas powietrza oceanicznego i atlantyckiego równoleżnikowy przebieg pasm górskich, dominujący przepływ powietrza wschód-zachód różne ośrodki baryczne – napływ różnych mas powietrza wysokość n.p.m. zróżnicowane podłoże działalność człowieka Morze Bałtyckie - ciepło we wrześniu i październiku w Polsce wiatr jest słaby ok 3 m/s Promieniowanie słoneczne dużo promieniowania otrzymuje wybrzeże Bałtyku centralna Polska dużo i najwięcej góry Temperatura ​ -41 stopni w Siedlcach 11 stycznia 1940- najniższa minimalna temp. Pow. odnotowana w Polsce w XX w. ​ 40,2 Prószków (Opole) ​ Najchłodniejsze Suwałki ​ Najcieplejszy Wrocław ​ Zimą najchłodniej na wschodzie a na wybrzeżu najcieplej Regiony klimatyczne Polski 3  WYKŁAD 2 Zmiany klimatu na kuli ziemskiej i w Polsce Anomalie temp. powietrza na ziemi w latach 1880-2022 Zmiany klimatu – źródła danych 1. Dane instrumentalne, np. ogródki meteorologiczne, 1722 r. Gdańsk, 1779 r. Warszawa, 1781 r. Wilno (1725 r.), 1791 r. Wrocław, 1792 r. Kraków, 1852 r. Toruń (1740 r.) Stałe godziny pomiarowe: 0, 6, 12, 18 czasu Greenwich W Polsce najstarsze pomiary w Gdańsku – 1722 r. 2. Proxy data – dane pośrednie -zapiski historyczne -dendroklimatologia, przyrost słojów drzew -powietrze uwięzione w lodowcach i lądolodach -koralowce -metody geofizyczne -paleolimnologia -skamieniałości -osady polodowcowe, rzeczne, jeziorne i morskie 4 -formy terenu -obrazy, rysunki, stare zdjęcia -dane ekonomiczne (księgi rachunkowe, ceny) -informacje o zbiorach, plonach -Nacieki w jaskiniach -rdzenie lodowcowe Dane pośrednie – Zapiski historyczne o ekstremalnych zjawiskach pogodowych: powodzie, susze, upałach, mrozach, wysychanie rzek i jezior, zamarzanie rzek, jezior i mórz, stany wody w rzekach (wykonywane w rzece Nil w Egipcie od 3050 r. p.n.e., zasięg jezior, przejawy fenologiczne, plony, ceny towarów itp. – Roczniki, kroniki, pamiętniki, listy, gazety, artykuły naukowe, powieści, sagi, pieśni, wiersze, obrazy, rysunki, stare zdjęcia, dane ekonomiczne (księgi rachunkowe, ceny), informacje o zbiorach, plonach. Przyczyny zmian klimatu: Naturalne: +astronomiczne: aktywność słoneczna, zmiany parametrów orbity, nachylenie osi ziemskiej, precesja, katastrofy kosmiczne (zderzenia z asteroidami) +ziemskie: wybuchy wulkanów, zmiany składu atmosfery, ruchy kontynentów, zmiany cyrkulacji oceanicznej, zmiany cyrkulacji atmosferycznej, globalne pożary Antropogeniczne: +emisja ciepła, pyłów i gazów do atmosfery +zmiana stanu powierzchni Ziemi: wylesienia, melioracje, degradacja wieloletniej zmarzliny, pokrywy śnieżnej i lodowców Działalność Słońca (Teoria Milankovicia, 1930) 1. Zmiana nachylenia osi ziemskiej (co 41000 lat) 2. Zmiany kształtu orbity ziemskiej (co 92000 lat) Mimośród orbity Ziemi zmienia się okresowo od 0 do 0,066. Obecnie maleje do 0 (orbita kołowa). Półkula północna i południowa będzie otrzymywać stałą ilość energii słonecznej w ciągu roku: w zimie o 3,44% mniej niż obecnie, a w lecie o 3,26% więcej 3. Precesja (zmiana co 21 000 lat) Położenie punktu równonocy względem peryhelium zmienia się, 10 500 lat temu Ziemia była najbliżej Słońca latem, a najdalej zimą. Obecnie Ziemia jest w peryhelium (2 stycznia = 147 mln km), a w aphelium w lipcu (152 mln km). Wybuchy wulkanów Bezpośrednie promieniowanie słoneczne może po wybuchu wulkanu zmniejszyć się przez kilka miesięcy o 10-20% (np. wybuch wulkany Krakatau – Indonezja – w 1883 r.). Spadek promieniowania całkowitego o 1% przy stałym albedo powoduje spadek średniej temp. Przy pow. Ziemi o 1,2-1,5 stopni C. Natomiast spadek promieniowania całkowitego o 1,5-1,6 st. C 5 Cyrkulacja prądów morskich – osłabienie intensywności i zasięgu ciepłego Prądu Północnoatlantyckiego może spowodować obniżenie temperatury pow. w Europie nawet o 5 st. C – możliwe ponowne zlodowacenie. Cyrkulacja termohalinowa to duży, głęboki, powolny prąd oceaniczny. To rodzaj wymiany wód, który wynika z różnic gęstości. Gęstość wody zależy od temperatury i zasolenia. W regionach polarnych woda jest bardzo zimna i zamarza, tworząc lód. W rezultacie otaczająca lód woda morska staje się bardziej słona, ponieważ podczas procesu zamarzania sól jest „wyrzucana” z lodu. W miarę jak woda morska staje się coraz bardziej zasolona, jej gęstość wzrasta i zaczyna opadać w kierunku dna. To pompowanie wód powierzchniowych do głębin oceanicznych wymusza ruch poziomy wód głębinowych, aż znajdą miejsce, w którym mogą wrócić na powierzchnię i zamknąć pętlę. Efekt cieplarniany (Svante Arrhenius) - wzrost CO2 może spowodować wzrost T, podczerwień jest odbijana od ziemi i emitowana do kosmosu -para wodna ok. 2/3 -inne gazy ok. 1/3 Antropogeniczne przyczyny wzrostu efektu cieplarnianego: -spalanie paliw kopalnych -wycinanie lasów deszczowych -zwiększająca się liczba pojazdów -wydostający się metan z pól uprawnych -odpady organiczne WYKŁAD 3 Ocieplenie klimatu cd. Najsłabiej ocieplają się tereny na zwrotnikach Szybki wzrost T w Polsce od lat 80. XX wieku Spadek opadów o 50% w Europie Południowej Trend dla Polski +0,29 stopni C/ 10 lat W latach 1947-2021 średnia temp. powietrza w Toruniu wzrosła o 2,1 stopnia C Temperatura w Polsce: Zima – układ południkowy Lato: układ równoleżnikowy Największa zmiana T będzie dotyczyć szczególnie zimy, nie będzie mroźnych zim Skutki zmian (globalne) ​ Topnienie lodowców i lądolodów (zmiany w kriosferze), np. Grenlandia ​ Topnienie permafrostu (wieloletniej zmarzliny), ​ Topnienie lodów morskich ​ Przesuwanie się stref roślinnych w kierunku biegunów – zmiany zasięgu poszczególnych gatunków roślin, w tym występowania drzew i zwierząt, (Zielona Sahara?) 6  ​ Degradacja raf koralowych (bielenie, blaknięcie raf), ​ Wzrost temperatury oceanów – Zmiany klimatu mogą dotknąć rybołówstwa, które daje pracę ponad 200 mln ludzi na świecie i generuje roczne obroty rzędu 130 mld dol. Tymczasem to właśnie najbardziej popularne gatunku ryb – łosoś, dorsz, pstrąg, jesiotr – są najbardziej wrażliwe na zmiany temperatur. ​ Zagrożenie zwierząt zmiennocieplnych – Płazy to jedna z grup zwierząt lądowych, która dziś jest najbardziej zagrożona wyginięciem od 1/3 do ½ gatunków płazów ​ Zagrożenie dla ptaków – zmiany zasięgu lęgowisk, zimowisk, szlaków wędrówkowych, zmiany terminów wędrówkę, zmiany terminów przystępowania do lęgów, zmiany przeżywalności ptaków dorosłych, zmiany produktywności, ​ Wzrost zachorowalności na choroby tropikalne (np. malaria, ptasia grupa i inne), ​ Plagi szkodników, szarańczy, gryzoni itd. niszczących lasy, rośliny uprawne, zbiory, produkty, ​ Bioróżnorodność jest zagrożona – gatunki roślin i zwierząt tracą swoje siedliska, 40% gatunków może wymrzeć, ​ Uchodźcy klimatyczni – w najbliższych latach., ok. 200 mln ludzi opuści swoje miejsce zamieszkania ze względu na suszę, powodzie, wyjałowienie gleby, głód, brak wody pitnej, ​ Podnoszenie się poziomu morza – Poziom wód w Morzu Bałtyckim wzrósł o 10 cm, Wzrost częstości ekstremalnych zjawisk atmosferycznych Powodzie – zwiększone parowanie wód w morzach i oceanach doprowadzi do występowania nawalnych opadów Susze (nasilają się, regiony biednych krajów) Pożary (np. w Australii) Burze, tornada, huragany, cyklony tropikalne Przeciwdziałanie negatywnym skutkom zmian klimatu Pod koniec 2023 populacja ludzi przekracza 8,1 mld Budynki dostosowane do zmian klimatu: ​ strefa polarna – igloo; ​ klimat umiarkowany kontynentalny – gdzie występują stepy i prerie, ludność używa dostępnych materiałów, np. skór zwierząt, materiał, który powstał z wełny, buduje się jurty, namioty, tak, aby można było zwinąć i rozstawić w innym miejscu. W terenach, gdzie jest dużo drewna, lasy, do budowy używa się właśnie tego surowca, małe domki drewniane z małymi oknami, aby nie uciekało ciepło (jurty mongolskie, tipi Indian północnoamerykańskich, drewniane chaty na Syberii); ​ klimat umiarkowany morski - używa się do budowy drewna, duże opady atmosferyczne, dlatego na dachach używa się darni, która chroni przed opadami i przed utratą ciepła, pochłaniają promienie słoneczne i dają ciepło (Islandia – ściany docieplane torfem); ​ Klimat międzyzwrotnikowy (śródziemnomorski) - dachy solidne (głównie opady zimą), okna chronione we wnękach lub wykorzystane okiennice, aby nie dostawał się nadmiar światła, wokół sadzi się drzewa, są baseny, fontanny, aby zwiększyć wilgotność powietrza, białe budynki np. w Grecji, dachy daleko wysunięte poza obrysy budynków, okiennice ​ klimat zwrotnikowy (pustynny) - wąskie uliczki, dzięki którym promieniowanie nie dociera do budynków, dachy płaskie, bo nie pada praktycznie, pomalowane na biało. ​ klimat podrównikowy (sawanna) - jedynym budulcem jest glina, a na dachach trawa – lepianki. ​ klimat równikowy (wilgotny) - domy na palach, dachy solidne z liści palm lub trzcin, brak ścian 7  ​ klimat górski – dachy strome Nowoczesne budynki nie są przystosowane do klimatu lokalnego! Klimat miasta Miasto – historycznie ukształtowana jednostka osadnicza. Miasto - charakteryzuje się specyficznymi warunkami meteorologicznymi i klimatologicznymi związane z modyfikacją powierzchni ziemi, organizacją przestrzeni oraz dodatkową emisją ciepła, gazów, pyłów i innych zanieczyszczeń. Przekształcone antropogenicznie podłoże wpływa na procesy: ​ radiacyjne - dopływ promieniowania słonecznego, promieniowanie krótko i długofalowe, bilans radiacyjny ​ termiczne – zmiana pojemności cieplnej ​ aerodynamiczne – kierunek i prędkość wiatru ​ wilgotnościowe – wilgotność powietrza, opady atmosferyczne -mniejsze albedo – różnice do 4% Zanieczyszczenia gazami cieplarnianymi: CO2, N2O, CH4, NH3 (UHI- miejska wyspa ciepła) -większe zapylenie i zmętnienie atmosfery osłabia strumień krótkofalowego promieniowania słonecznego (30%) Usłonecznienie możliwe (potencjalne)- metoda linijki Słońca Miejska cyrkulacja bryzowa Efekt tunelowy Zanieczyszczenie powietrza Klasy czystości powietrza: A, B, C Smog londyński – grudzień 1952 Smog kalifornijski Potencjalne promieniowanie słoneczne W architekturze i urbanistyce bardzo ważna jest znajomość zróżnicowania przestrzennego promieniowania słonecznego, dochodzącego do powierzchni terenu. Ilość energii, która potencjalnie może dotrzeć do danej powierzchni zależy od: ​ Kąta jej nachylenia, ​ Ekspozycji do słońca. Ocena warunków termicznych w mieście dla potrzeb urbanistyki: ​ Wartości średnie dobowe, ​ Średnie max i min, ​ Absolutne max i min, ​ Amplitudy dobowe, ​ Liczba dni charakterystycznych: bardzo mroźnych, mroźnych, z przymrozkiem, gorących, upalnych, ​ Termiczne pory roku, ​ Okres wegetacyjny, gospodarczy, ​ Średnie i skrajne daty występowania przymrozków i in. 8