Αρχές Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Χηµείας Κλιµατική αλλαγή

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Αρχές Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Χηµείας Κλιµατική αλλαγή"

Αοιδή Ζάππας
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Αρχές Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Χηµείας Κλιµατική αλλαγή Νίκος Μαµάσης Τοµέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 211 ΚΛΙΜΑ Κλίµα ονοµάζεται η σύνθεση των στοιχείων του καιρού για ένα µακρό χρονικό διάστηµα και ορίζεται από το σύνολο των µέσων τιµών των κλιµατικών παραµέτρων (θερµοκρασία, βροχόπτωση, υγρασία κλπ) για µια περίοδο τουλάχιστο 3 ετών Κλιµατική ταξινόµηση ονοµάζεται η διαίρεση των κλιµάτων της γης σε ένα παγκόσµιο σύστηµασυνεχόµενων περιοχών, καθεµιά από τις οποίες ορίζεται από σχετική οµοιογένεια των κλιµατικών παραµέτρων Παράγοντες που επιδρούν στο κλίµα Εισερχόµενη ηλιακή ακτινοβολία υνητική και πραγµατική ηλιοφάνεια Γεωγραφικοί παράγοντες (πλάτος, ανάγλυφο, κατανοµή ξηράςθάλασσας, εδαφοκάλυψη, θαλάσσια ρεύµατα) Ατµοσφαιρική πίεση Γενική και τοπική ατµοσφαιρική κυκλοφορία 1

2 ΚΛΙΜΑ ιακύµανση µηνιαίας θερµοκρασίας ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (oc) KANANGA (ZAIRE) φ=5.88 o S, λ=22.4 o E, h=654m 3 ΕΤΟΣ: 23.6 ο C 2 1 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (oc) DUNDAS (GREENLAND-DENMARK) φ=76.59 o N, λ=68.8 o W 3 ΕΤΟΣ: -1.4 o C MINSK (ΛΕΥΚΟΡΩΣΙΑ) φ=53.87 o N, λ=27.5 o E 3 ΕΤΟΣ: 5.5 ο C BRASILIA (BRASIL) φ=15.78 o S, λ=47.9 o W 3 ATHINAI (GREECE) φ=37.97 o N, λ=23.7 o E, h=17m ΕΤΟΣ: 17.8 o C ΕΤΟΣ: 2.6 ο C MELBOURNE (AUSTRALIA) φ=37.82 o S, λ=144.9 o E, h=35 m ΕΤΟΣ: 14.8 ο C DAKAR (SENEGAL) φ=14.73 o N, λ=17.5 o W, h=27m ΕΤΟΣ: 24.5 ο C ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ (oc) PUNTA ARENAS (CHILE) φ=53. o S, λ=7.8 o W 3 ΕΤΟΣ: 6.3 ο C 2 1 MCMURDO (ALL COUNTRIES) φ=77.84 o S, λ=166.6 o E 3 ΕΤΟΣ: o C LAGOS (NIGERIA) φ=6.58 o N, λ=3.3 o E, h=4m 3 ΕΤΟΣ: 26.5 ο C 2 1 ΙΑΘΕΣΙΜΑ Ε ΟΜΕΝΑ Παρατηρηµένες χρονοσειρές ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Μηνιαίες θερµοκρασίες στην Κεντρική Αγγλία από το 1659 (το µεγαλύτερο οµογενές δείγµα στονκόσµο). Μηνιαίες θερµοκρασίες Ευρωπαϊκών πόλεων (Μόναχο από το 1781, Βιέννη-Βερολίνο- Παρίσι από το 1761). ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗ Η πιο γνωστή χρονοσειρά βροχόπτωσης είναι συνδυασµός µετρήσεων από ερασιτέχνες παρατηρητές τον 18 ο και 19 ο αιώνα στην Αγγλία και Ουαλία που την επεξεργάστηκε ο Symons. Στη συνέχεια άλλοι ερευνητές την επέκτειναν προς τα πίσω µέχρι το 1727 και σήµερα συνεχίζεται από την Μετεωρολογική υπηρεσία της Αγγλίας. Στην Κίνα µε βάσηλεπτοµερείς αναφορές για ξηρασίες και πληµµύρες για κάθε έτος σε περισσότερα από 1 σηµεία ερευνητές έχουν δηµιουργήσει χρονοσειρά που αρχίζει από τον 15 ο αιώνα. Αν και δεν προέρχεται από µετρήσεις αλλά από ιστορικές παρατηρήσεις είναι σηµαντική αναφορά για τις κλιµατολογικές συνθήκες. ΑΠΟΡΡΟΗ Έχουν βρεθεί χαραγµένες σε πέτρινη επιγραφή οι στάθµες του Νείλου για το χρονικό διάστηµααπό39-24 π.χ. Πιοαξιόπιστεςαλλάσποραδικέςστάθµες υπάρχουν κατά το διάστηµα µ.χ. Υποκατάστατα (proxy) δεδοµένα Στρωµατωµένοι πυρήνες πάγου, δακτύλιοι δένδρων, απολιθωµένη γύρη, παγετώνες, ίχνη από στάθµη λιµνών, αποθέσεις στον πυθµένα λιµνών και ωκεανών 2

3 Αιτίες Πρωτογενείς αιτίες Μεταβολές στην εξερχόµενη ηλιακή ακτινοβολία Μεταβολές στην ατµοσφαιρική σύνθεση (φυσικές ή ανθρωπογενείς) Αστρονοµικές µεταβολές (απόσταση γης-ηλίου, αζιµούθιο ηλίου) Γεωλογικές µεταβολές ευτερογενείς αιτίες Μεταβολές στην ατµοσφαιρική κυκλοφορία Λειτουργία µηχανισµών αλληλεπίδρασης (αυξανόµενων ή αυτορυθµιζόµενων) Παραδείγµατα Αύξηση των πάγων αύξηση της ανακλαστικότητας µείωση της θερµοκρασίας αύξηση χιονιού και πάγων Αύξηση θερµοκρασίας αύξηση της εξάτµισης και των υψηλών νεφών αύξηση της ανακλώµενης ηλιακής ακτινοβολίας µείωση της θερµοκρασίας Αύξηση θερµοκρασίας αύξηση υδρατµών και διαπνοής των φυτών µείωση του διαλυµένου στους ωκεανούς CO 2 και αύξηση του µεθανίου από τους υγροτόπους αύξηση των αερίων θερµοκηπίου αύξηση θερµοκρασίας. Χρονική εξέλιξη θερµοκρασίας και CO 2 στην Ανταρκτική 3

4 Χρονική εξέλιξη θερµοκρασίας και CO 2 3 ΙΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ( ο C) 1 CO 2 Τ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ CO 2 (ppm) ΧΡΟΝΟΣ ΠΡΙΝ ΑΠΟ ΣΗΜΕΡΑ (ΧΙΛΙΑ ΕΣ ΕΤΗ) 1 Χρονική εξέλιξη διοξειδίου του άνθρακα και θερµοκρασίας 4

5 1. ΤΡΟΧΙΑ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: ΗΜΕΡΕΣ Κινήσεις της γης 2. ΤΡΟΧΙΑ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΞΟΝΑ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΣ: 24 ΩΡΕΣ ΓΗ 152*1 6 km 147*1 6 km 4 ΙΟΥΛΙΟΥ ΗΛΙΟΣ 3 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ Eκκεντρότητα ιακύµανση: -5% Σηµερινή: 1.7% 3. ΙΑΤΑΣΗ ΤΡΟΧΙΑΣ (ECCENTRICITY) ΠΕΡΙΟ ΟΣ: 95. ETH 1 8 Time (ky) Ecc ΗΛΙΟΣ ΓΗ Κινήσεις της γης 4. ΚΑΜΨΗ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ (OBLIQUITY) ΠΕΡΙΟ ΟΣ: 41. ETH Β φ ΗΛΙΟΣ 5. ΤΑΛΑΝΤΕΥΣΗ ΤΗΣ ΙΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΟΥ ΑΞΟΝΑ (PRECESSION) ΠΕΡΙΟ ΟΣ: 21. ETH VEGA ΠΟΛΙΚΟΣ ΑΣΤΕΡΑΣ Β ΓΗ Ν Ελάχιστή κάµψη φ=21.8 ο Μέγιστη κάµψη φ=24.4 ο Σηµερινή κάµψη φ=23.5 ο ΗΛΙΟΣ Ν ΓΗ 1 8 Time (ky) Obl Time (ky) Prec

6 Ιστορική εξέλιξη υδροµετεωρολογικών µεταβλητών Μείωση της στάθµης θάλασσας (m) Αύξηση της παγοκάλυψης (1 6 km 3 ) C -1 C ιακύµανση της θερµοκρασίας, ηλιακής ακτινοβολίας, στάθµης θάλασσας και παγοκάλυψης 3 15 Καθαρή ακτινοβολία πάνω από 45 N (Vernekar 1972) Καθαρή ακτινοβολία πάνω από 45 N (Milankovitch 193) Χιλιάδες έτη πριν από το σήµερα Παγοκάλυψη 2 Θερµοκρασία αέρα Μεταβολή στην εισερχόµενη ηλίακή ακτινοβολία πάνω από 45 N (1 21 cal/yr) Πηγή: Mason, 1976 Συγκέντρωση CO 2 : 39 ppm Κλιµατική αλλαγή Χρονική εξέλιξη της θερµοκρασίας της γης Συγκέντρωση CO 2 : 1 ppm Συγκέντρωση CO 2 : 2 ppm Συγκέντρωση CO 2 : 7 ppm Μεταβλητή χρονική κλίµακα σε έτη *1 6 ΠΗΓΗ: Barry Saltzman, Dynamical Paleoclimatology: Generalized Theory of Global Climate Change, Academic Press, New York, 22, fig

7 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΤΑ ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ: 1.. ΕΤΗ 15. ΕΤΗ 16. ΕΤΗ ΠΗΓΗ: Barry Saltzman, Dynamical Paleoclimatology: Generalized Theory of Global Climate Change, Academic Press, New York, 22, fig Παρατηρήσεις πάνω στα ιστορικά γεγονότα Καιρικά και κλιµατικά φαινόµενα εξαιρετικά ασυνήθιστα και ακραία µεβάσητησηµερινή ανθρώπινη εµπειρία Αβάσιµηηεικόναενόςσταθερούκλίµατος «Καθεστώς» ηαλλαγή του κλίµατος: «Το κλίµα αλλάζει ακανόνιστα, για άγνωστους λόγους, σε όλες τις κλίµακες» National Research Council (1991), Opportunities in the Hydrologic Sciences, National Academy Press, Washington DC, USA Τάση συσσώρευσης όµοιων φαινοµένων σε συγκεκριµένες χρονικές περιόδους Ένδειξη Νειλοµέτρου1 Η σειρά του Νειλοµέτρου Ετήσια ελάχιστη στάθµη Μέση τιµή 3 ετών 'Ετος µ.χ. 7

8 Καταγεγραµµένες µαρτυρίες ΟΤάµεσης σχεδόν ξεραίνεται 1114, , , , 1716 Ελλάδα: Συνεχείς βροχές γεννούν πληµµύρες και δεν επιτρέπουν την καλλιέργεια αγροτικών προϊόντων 1684/1685 Ελλάδα: Φθινόπωρο και χειµώνας χωρίς καθόλου βροχή 168/1681, 1695/1696, Λιώνουν οι πάγοι σε µεγάλο τµήµατης Γροιλανδίας 985 Στο Παρίσι και πιο νότια τα δένδρα ανθίζουν τα Χριστούγεννα 1357, 1361 Το καλοκαίρι στην Ευρώπη ξεκινά τον Απρίλιο ή το Μάρτιο, είναι θερµότερο, µεγάλης διάρκειας και µε ελάχιστες βροχές 142, 1473, 154, 1893 Μέσα σε δεκαετίες γίνονται εναλλαγές ψυχρών και θερµών περιόδων (µετάβαση από τη θερµή µεσαιωνική περίοδο στο «µικρο-παγετωνικό αιώνα») Κρύοι χειµώνες, λίµνες (Ιωαννίνων) παγωµένες για τρεις µήνες 1686/87 ιαδοχικά ψυχρά καλοκαίρια δεν επιτρέπουν ωρίµανση των φρούτων (σταφυλιών) , Πυκνές χιονοπτώσεις, µόνιµα χιόνια σε όλη τη διάρκεια του έτους ακόµη και στην Κρήτη 1699/17 Ιστορική εξέλιξη υδροµετεωρολογικών µεταβλητών.8.6 Παρατηρηµένες µέσες θερµοκρασίες αέρα γιατοσύνολοτηςγης.4 Μέση ετήσια τιµή Μέση τιµή πενταετίας Απόκλιση από τη µέση τιµή Πηγή: Christopherson, Έτος

9 Ωριαίες θερµοκρασίες στο σταθµό Ζωγράφουγια: 3 έτη Συνήθης διάρκεια ζωής ενός ποντικιού. Θερµοκρασία oc /4/1 1/7/1 1/1/1 1/1/2 1/4/2 1/7/2 1/1/2 1/1/3 1/4/3 1/7/3 1/1/3 1/1/4-5 Σε αυτή τη χρονική κλίµακα γίνεται αντιληπτή η ηµερήσια και εποχιακή περιοδικότητα αλλά υπάρχει η αίσθηση ενός προσδιοριστικού τρόπου µεταβολής ηµέρες Συνήθης διάρκεια ζωής µιας οικιακής µύγας. Θερµοκρασία oc /7/2 9/7/2 1/7/2 11/7/2 12/7/2 13/7/2 14/7/2 15/7/2 16/7/2 17/7/2 18/7/2 Σε αυτή τη χρονική κλίµακα γίνεται αντιληπτή η ηµερήσια περιοδικότητα αλλά η εποχιακή περιοδικότητα φαίνεται σαν ανοδική τάση 2 ώρες Συνήθης διάρκεια ζωής µιας µύγας Mayfly. Θερµοκρασία oc /5/1 19 4/5/1 4/5/1 4 4/5/1 9 4/5/1 14 4/5/1 19 Σε αυτή τη χρονική κλίµακα δεν γίνεται αντιληπτή η ηµερήσια περιοδικότητα. Τρεις ώρες πριν πεθάνει θα µπορούσε σχολιάσει Ποτέ µέχρι τώρα στη ζωή µου δεν αισθάνθηκα τόση ζέστη ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΑΛΛΑΓΩΝ Ανίχνευση τάσεων οκιµή Kendall οκιµήγραµµική συσχέτισης X(t) Χρόνος (t) 8 Ανίχνευση αλµάτων οκιµή Kruscall-Wallis οκιµήδιαφοράςµέσων τιµών X(t) Χρόνος (t) 8 Ανίχνευση περιοδικοτήτων Προσδιορισµός αρµονικών κατά Fourier Περιοδόγραµµα X(t) Χρόνος (t) 9

10 Πιθανές επιπτώσεις ανόδου θερµοκρασίας Άνοδος στάθµης της θάλασσας που θα οφείλεται κυρίως στη θερµική διαστολή του νερού και δευτερευόντως στην τήξη αλπικών παγετώνων. Αυτό θα έχει αποτέλεσµα τοπληµµύρισµα παραλιακών εκτάσεων και νησιών, αλλοίωση και διάβρωση των ακτών, υποβάθµιση των υδροφόρων οριζόντων Αλλαγές στη χωροχρονική κατανοµή των κλιµατικών παραµέτρων θα επηρεάσουν αρνητικά τη γεωργική παραγωγή, θα εντείνουν την ερηµοποίηση και την συχνότητα των φυσικών καταστροφών (ξηρασίες, πληµµύρες κλπ) Άλλες συνέπειες όπως η µετατόπιση δασών προς τις πολικές περιοχές, διατάραξη οικοσυστηµάτων, υποβάθµιση συνθηκών ζωής σε πόλεις µε τροπικό κλίµα, κατανάλωση ενέργειας για κλιµατισµό και δυσχέρεια λειτουργίας πολλών τεχνικών έργων (φράγµατα, αρδευτικά κλπ) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ahrens, C. D., Essentials of Meteorology, An Invitation to the Atmosphere, West Publishing, Minneapolis, 1993 Arms, K., Environmental Science, Saunders College Publishing, 1994 Manahan S. E., Environmental Science and Technology, Lewis Publishers, New York, 1997 Mason B. J., Towards the understanding and prediction of climatic variations, Quart. J. of the R. Meteorological Society, 1976 Skinner, B. J., and S.C. Porter, The blue planet, An introduction to earth system science, John Wiley & Sons Inc., 1995 Κουτσογιάννης,. και Θ. Ξανθόπουλος, Τεχνική Υδρολογία, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 1997 Μαµάσης, Ν., και. Κουτσογιάννης, Σηµειώσεις Υδροµετεωρολογίας - Μέρος B, Έκδοση 2, 176 σελίδες, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 2. Χατζηµπίρος Κ. και Α. Ανδρεαδάκης, Οικολογία για µηχανικούς, Εκδόσεις ΕΜΠ, Αθήνα 2 Χατζηµπίρος Κ., Οικολογία, Οικοσυστήµατα και προστασία του περιβάλλοντος, Εκδόσεις Συµµετρία, Αθήνα 21 1

Σχετικά έγγραφα

Αρχές Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Χηµείας Κλιµατική αλλαγή

Αρχές Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Χηµείας Κλιµατική αλλαγή Νίκος Μαµάσης Τοµέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 29 ΙΑΘΕΣΙΜΑ Ε ΟΜΕΝΑ Παρατηρηµένες χρονοσειρές ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Μηνιαίες θερµοκρασίες