Воден цикъл и климат - изменение на климата
Съдържание
- 1 воден цикъл и атмосферна циркулация
- 2 воден цикъл и радиация
- 3 Воден цикъл в по-ранни климатични епохи
- 4 Водният цикъл и глобалното затопляне
- 4.1 Текущи промени
- 4.2 прогнози
- 5 доказателства
- 6 литература
- 7 уеб връзки
- 8 Известие за лиценз
1 воден цикъл и атмосферна циркулация
Глобалният воден цикъл се определя по същество от мащабната циркулация на атмосферата, което от своя страна зависи от климата. Най-високи нива на валежи има в зоната на вътрешно-тропическа конвергенция, където поради високите нива на слънчева радиация въздушните маси, наситени с водни пари, се издигат, охлаждат и валят. В субтропиците, където въздушните маси потъват и се затоплят до голяма степен, почти няма валежи. Тук преобладава изпарението. Над субтропичните континенти, които са предимно заети от пустини, почти няма вода, която да може да се изпари. Субтропичните океани, от друга страна, са най-важните източници на водни пари в атмосферата. В зоната на западния вятър на средните и по-високите ширини валежите отново се увеличават. Водните пари идват отчасти от Суопен, отчасти от океаните и от сухоземната растителност на самите средни ширини.По-нататък към полюсите валежите отново намаляват, защото студеният въздух може да абсорбира само малко водна пара и голяма част от водата в лед и сняг е обвързан.
2 воден цикъл и радиация
Цикълът на водата се управлява физически от радиационния баланс на атмосферата и въздействието му върху земната повърхност. [1] Поради поглъщането, отражението и излъчването на късовълнова слънчева радиация и дълги вълни топлинна радиация има излишък на енергия на земната повърхност и дефицит в атмосферата. Решаващият фактор е слънчевата радиация с къси вълни, която в голяма степен преминава през атмосферата безпрепятствено и се поглъща от земята. Атмосферата се нагрява значително по-малко от земята. Освен това има дълги вълни, излъчвани от затоплената земя, поглъщани в атмосферата от парникови газове и облаци и след това z. Т. се отразява обратно на земната повърхност. Балансът между по-топлата земна повърхност и по-хладната атмосфера се създава главно чрез изпаряване, т.е. свързания с това латентен топлинен поток и последващата кондензация, при която латентната енергия се освобождава в атмосферата. Потокът от разумна топлина, от друга страна, играе по-малка роля, но също така допринася за транспортирането на топлина от земната повърхност в атмосферата.
3 Воден цикъл в по-ранни климатични епохи
Водният цикъл и разпределението на водата частично се различават в по-ранните климатични епохи. много от днешните условия. В ранната Нова епоха, преди около 50 милиона години, на земята нямаше лед и температурите бяха до 10 ° C над днешните. Цикълът на водата беше много по-интензивен от днешния, т.е. изпари се повече вода и паднаха повече валежи. Последните два милиона и половина години бяха много по-студени от ранната модерна земна ера и се характеризираха с редуване на студена и топла фаза, студения и топлия период от ледниковия период. През студените епохи голяма част от водата беше свързана с огромни ледени покривки, простиращи се далеч из Северна Америка и Евразийския континент. Глобалните температури бяха средно около 4 ° C под днешните. Като цяло атмосферата успя да абсорбира по-малко водни пари и съответно по-малко да се отдели чрез валежи.
4 Водният цикъл и глобалното затопляне
4.1 Текущи промени
Поглед към миналото показва, че водният цикъл е силно зависим от климата. Следователно възниква въпросът за това как настоящите и бъдещите промени в климата на човека ще повлияят на водния цикъл. Глобалното затопляне от почти 0.8 ° C през последните 100 години също трябва да се отрази в засилване на водния цикъл. Ако температурата се повиши с 1 ° C, капацитетът на водните пари на атмосферата теоретично се увеличава със 7%. Обикновено се смята, че хидрологичният цикъл се засилва в резултат на глобалното затопляне поради увеличаването на парниковите газове. [2] Почти всички климатични модели показват, че затоплянето на земната повърхност с 1 ° C поради увеличаването на изпаренията, особено над океаните, води до увеличаване на валежите с 2-3%.
Много е трудно обаче да се обоснове подобна тенденция с емпирични данни. За това има две основни причини. От една страна, валежите и изпаренията се различават значително в различните региони и има само достатъчно серии от измервания за няколко региона. От друга страна, не само концентрацията на парникови газове в атмосферата се е увеличила през последните няколко десетилетия, но и тази на аерозолите. Аерозолите отслабват валежите както чрез техния температурен ефект, така и чрез насърчаване на образуването на по-малки капчици. Според по-скорошни моделни изчисления [3] хидрологичният цикъл може да реагира по-силно на промени в съдържанието на аерозол, отколкото на промени в концентрацията на парникови газове. Тъй като аерозолите имат само кратък живот в атмосферата, ефектът им е ограничен до областите, в които те възникват. Следователно техният глобален ефект върху хидрологичния цикъл е до голяма степен неясен.
Във всеки случай няма ясна глобална тенденция за валежи над страната в периода 1951-2005. [4] Понякога обаче регионалните тенденции са ясно забележими. Може грубо да се твърди, че сухоземните валежи са се увеличили между 30 ° N и 85 ° N през 20 век, но са намалели между 10 ° N и 30 ° N през последните 30-40 години. [5] Отделните региони също показват тенденции, отклоняващи се от този груб модел, някои от които се променят с течение на времето. са се променили. Зоната Сахел показва най-голямата негативна тенденция в световен мащаб от 1901 до 2005 г. Ако обаче се погледне само периодът от 1979 до 2005 г., тенденцията в зоната на Сахел е положителна. В САЩ и Европа също тенденциите се обърнаха през тези периоди, макар и с обратен знак в сравнение със Сахел. От друга страна, южна Южна Америка и западна Австралия показват постоянно положителни тенденции. [5]
Въпреки това, по-скорошно проучване на солеността в горния воден слой на океаните през втората половина на 20-ти век изглежда потвърждава теоретичните предположения, че изпаренията и валежите се увеличават с глобалното затопляне. [6] [7] Така беше установено, че във високите ширини и тропиците съдържанието на сол в океаните е намаляло, а в субтропичните ширини се е увеличило. От това можем да заключим за увеличаване на валежите в и без това дъждовните ширини и намаляване в сухите райони. Като цяло, според тези проучвания, водният цикъл се е засилил с 4% при затопляне от половин ° С. При затопляне от 2-3 ° C, както се очаква в края на 21 век, водният цикъл ще се увеличи с 16-24%, със сериозни последици за времето. В регионите с високи нива на валежите трябва да се очакват по-силни проливни дъждове и наводнения, в сухите райони с още повече суши. В допълнение, по-голямото изпаряване и кондензация също транспортират повече латентна енергия в атмосферата, което прави всички видове бури, от торнадо до урагани, още по-силни.
За водоснабдяването само валежите често са по-малко важни от оттока във важни речни басейни. В допълнение към валежите, температурата и изпаренията, както и човешкото въздействие от изграждането на язовири и диги играят роля при оттока. В някои региони, като САЩ и Канада, може да се определи нарастващ или намаляващ отток, който е резултат от увеличаване или намаляване на валежите. На Жълтата река в Китай обаче оттокът е намалял въпреки застоялите валежи, тъй като температурите и по този начин изпаренията са се увеличили. В средните и по-високи географски ширини често се наблюдават сезонни промени, свързани с по-ранното топене на снега и по-ранното разпадане на речния лед. Глобалните тенденции, които биха могли да бъдат пряко свързани с изменението на климата, трудно могат да бъдат определени, също поради лошото състояние на данните. [8-ми]
4.2 прогнози
Като цяло глобалното затопляне засилва водния цикъл, т.е. повече валежи ще падат в световен мащаб и повече вода ще се изпари. Въпреки това регионалните, а понякога и сезонните разлики са значителни. Резултатите от климатичните модели до голяма степен се съгласяват в следните случаи: [9] В по-високите географски ширини валежите ще се увеличават през цялата година, в някои случаи до над 20%, също над тропическите океани и в някои райони на Мозел (в Югоизточна Азия и Австралия) . В средните ширини валежите ще намаляват навсякъде през лятото, в повечето субтропични региони дори през цялата година. Средиземно море и Карибите ще бъдат особено засегнати, където валежите ще намалеят с до 20%.
Фигурата показва значителните хидрологични промени през лятото (отгоре) и зимата (отдолу) 2080-2099 в сравнение с 1980-1999. Цветовите градации показват делът на използваните 21 симулации на модели. Особено поразителни резултати са подчертани със символи: [9]