Dünya'nın Değişen İklimi: Doğal Çeşitlilik ve İnsan Etkisi

    İklim Okuryazarlığı: İklim Bilimlerinin Temel İlkeleri, iklim biliminin en önemli ilkelerini ve kavramlarını özetler. Bireylerin ve toplulukların Dünya'nın iklimini, iklim değişikliğinin etkilerini ve değişime uyum sağlama ve hafifletme yaklaşımlarını anlamaları için ihtiyaç duydukları bilgileri sunar. Bu makale, Temel İlke 4'ü anlamak için arka plan bilimi içerik bilgisi sağlar: İklim, hem doğal hem de insan yapımı süreçlerle uzay ve zaman içinde değişir.

    Bu ilkenin özü, hava durumu kısa zaman ölçeklerinde değişken olsa da, Dünya'nın genel ikliminin daha uzun zaman aralıklarında değişmesi ve iklimdeki bu değişimin hem doğal hem de insanlardan kaynaklanmasıdır. İlke 4 ayrıca, doğal iklim değişkenliğine ve hatta doğal olarak meydana gelen dinamikler tarafından tetiklenebilen ani iklim değişikliğine neden olan iklim süreçlerini de kapsar. 

    Bilim adamları, yakın ve eski geçmişte Dünya'nın iklimini anlamalarına yardımcı olmak için vekilleri veya ağaç halkaları, fosiller ve buz çekirdekleri gibi geçmişin korunmuş fiziksel özelliklerini kullanır. Yukarıda, böyle bir buz çekirdeği görebilirsiniz. Batı Antarktika Buz Tabakası Bölünmesi'nden ( WAIS Bölünmesi ) gelen bu buz çekirdeğindeki karanlık bant, yaklaşık 21.000 yıl önce buz tabakasına yerleşmiş bir volkanik kül tabakasıdır. 

    Ek olarak, El Niño gibi iklim değişkenliğini anlamak, bilim insanlarının değişen bir iklimin kaynaklarını belirlemelerine yardımcı olmak için kritik öneme sahiptir: doğal çeşitlilik, insanlar veya her ikisinin bir kombinasyonu. Bununla birlikte, bu ilkede, fosil yakıtların yakılması yoluyla iklim üzerindeki insan etkisi, doğal olarak meydana gelen iklimle ilgili süreçlerden açıkça ayırt edilmektedir. İklimdeki değişiklikleri etkileyen doğal süreçler, sera gazlarının, sıcaklıkların ve deniz seviyesinin yükselmesinin son zamanlardaki artışlarını hesaba katmamaktadır.

    Kavram A. İklim, bir yerdeki uzun vadeli sıcaklık ve yağış ortalamaları ve uç noktaları tarafından belirlenir. İklim açıklamaları, yerel, bölgesel veya küresel kapsamdaki alanları ifade edebilir. İklim, on yıllar, yıllar, mevsimler, aylar veya yılın belirli tarihleri gibi farklı zaman aralıkları için tanımlanabilir.

    Kavram B. İklim, hava durumu ile aynı şey değildir. Hava durumu, atmosferin yerel ölçekte dakika dakika değişken durumudur. İklim, bir bölgenin ortalama hava koşullarının ve bu koşulların uzun zaman aralıklarında ne ölçüde değiştiğinin kavramsal bir açıklamasıdır.

    Kavram C. İklim değişikliği, bir bölgenin ortalama iklim koşullarında veya aşırı uçlarında önemli ve kalıcı bir değişikliktir. Farklı bölgelerde sıcak, serin, ıslak veya kuru dönemler üreten mevsimsel değişiklikler ve çok yıllı döngüler ( örneğin, El Niño / Güney Salınımı ) iklim değişkenliğinin doğal bir parçasıdır. İklim değişikliğini temsil etmiyorlar.

    Kavram D. Bilimsel gözlemler, küresel iklimin geçmişte değiştiğini, şimdi değiştiğini ve gelecekte de değişeceğini göstermektedir. Bu değişimin büyüklüğü ve yönü Dünya'nın her yerinde aynı değildir.

    Kavram E. Ağaç halkalarından, diğer doğal kayıtlardan ve dünya çapında yapılan bilimsel gözlemlerden elde edilen kanıtlara dayanarak, Dünya'nın ortalama sıcaklığı şu anda en azından son 1.300 yıldır olduğundan daha sıcak. Ortalama sıcaklıklar son 50 yılda, özellikle Kuzey Kutup Bölgesi'nde belirgin bir şekilde artmıştır. 

    Kavram F. Dünya'nın uzun vadeli iklim değişkenliğini yönlendiren doğal süreçler, son yıllarda gözlemlenen hızlı iklim değişikliğini açıklamıyor. Mevcut tüm kanıtlarla tutarlı olan tek açıklama, insan etkilerinin iklim değişikliğinde artan bir rol oynadığıdır. İklimde gelecekteki değişiklikler, tarihsel değişikliklere kıyasla hızlı olabilir.

    Kavram G. Karbondioksiti atmosferden uzaklaştıran doğal süreçler, şu anda atmosfere ekleyen süreçlere kıyasla yavaş çalışır. Bu nedenle, bugün atmosfere salınan karbondioksit bir yüzyıl veya daha uzun süre orada kalabilir. Bazıları insanlar tarafından yaratılanlar da dahil olmak üzere diğer sera gazları atmosferde binlerce yıl kalabilir.

Kavram A

    İklim, bir yerdeki uzun vadeli sıcaklık ve yağış ortalamaları ve uç noktaları tarafından belirlenir. İklim açıklamaları, yerel, bölgesel veya küresel kapsamdaki alanları ifade edebilir. İklim, on yıllar, yıllar, mevsimler, aylar veya yılın belirli tarihleri gibi farklı zaman aralıkları için tanımlanabilir.

    İklim, genel hava koşullarıdır. Örneğin, kışın Seattle, Washington'da sık sık yağmurlu, güney Kaliforniya'da güneşli ve ılıman ve Buffalo, New York'ta çok soğuk ve karlı olmasını bekliyoruz. Ancak Buffalo'da ılıman sıcaklıklar, Los Angeles'ta yağmur veya Seattle'da kar yağan ara sıra bir Ocak gününü duymak özellikle şaşırtıcı olmaz. Meteorologlar sık sık "iklimin beklediğiniz şey olduğunu ve havanın elde ettiğiniz şey olduğunu" belirtirler. Dünya Meteoroloji Örgütü ( WMO ) tarafından tanımlandığı gibi, herhangi bir yerin iklimini belirlemek için klasik kayıt uzunluğu 30 yıldır. En sık gözlemlenen miktarlar sıcaklık, yağış ve rüzgarın yanı sıra bulut örtüsü ve don penetrasyon derinliğidir. Aşağıda, Alman klimatolog ve amatör botanikçi Wladimir Köppen'in ( 1846 - 1940 ) çalışmalarına dayanarak Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan iklim bölgelerini gösteren bir harita bulunmaktadır. Dünya iklimlerini, enlemle ilgili genel sıcaklık profiline dayalı olarak birkaç ana kategoriye ayırdı. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki altı kategoriden beşini bulacaksınız - A. Tropikal, B. Kuru, C. Nemli Subtropikal Orta Enlem, D. Nemli Kıta Orta Enlem ve H. Yaylalar. Kapsanmayan kategori E. Polar'dır.

Kavram B

    İklim, hava durumu ile aynı şey değildir. Hava durumu, atmosferin yerel ölçekte dakika dakika değişken durumudur. İklim, bir bölgenin ortalama hava koşullarının ve bu koşulların uzun zaman aralıklarında ne ölçüde değiştiğinin kavramsal bir açıklamasıdır. 

    Çoğu zaman "iklim" ve "hava durumu" terimleri birbirinin yerine kullanılır - ancak bunlar aynı şey değildir. Hava durumu, herhangi bir yerdeki sıcaklık, yağış, rüzgar ve nem dahil olmak üzere mevcut atmosferik koşullardır. Dışarıda durursanız, sıcaklık okuması yaparak havanın ne kadar sıcak olduğunu anlayabilir veya yağmurlu mu yoksa rüzgarlı mı, güneşli mi yoksa bulutlu mu olduğunu hissedebilirsiniz. Tüm bu faktörler, hava durumu olarak düşündüğümüz şeyi oluşturur. Hava durumu, şu anda olan veya yarın veya çok yakın gelecekte olması muhtemel olan şeydir. Hava durumu, atmosferin günlük durumu ve kısa vadeli ( dakikalardan haftalara ) değişimidir. Hepimiz nerede yaşayacağımızı veya nereye seyahat edeceğimizi görmek için havanın ne olacağını kontrol ediyoruz - mevcut koşulları ve önümüzdeki birkaç gün için tahminleri kolayca alabiliriz. Aşağıdaki resim, Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi'nin ( NOAA ) Ulusal Hava Durumu Servisi'nden alınan ulusal bir tahmin haritasıdır.

Kavram C

    İklim değişikliği, bir bölgenin ortalama iklim koşullarında veya aşırı uçlarında önemli ve kalıcı bir değişikliktir. Farklı bölgelerde sıcak, serin, yağışlı veya kurak dönemler üreten mevsimsel değişiklikler ve çok yıllı döngüler ( örneğin, El Niño / Güney Salınımı ) iklim değişkenliğinin doğal bir parçasıdır. İklim değişikliğini temsil etmiyorlar.

    Karada, özellikle yüksek enlem ve rakımlarda, bir yılın normal seyri boyunca meydana gelen mevsimsel değişiklikler bir şekilde tahmin edilebilir. Yağış ve sıcaklık kalıpları, organizmaların ve toprağın mevsimsel dalgalanmalara tepki vermesiyle her yıl aşağı yukarı aynı zamanda meydana gelir. 

    Bununla birlikte, okyanus ısıyı karadan farklı şekilde tutar ve serbest bırakır. Yıllık döngü okyanus boyunca hala önemli olsa da, yüzey suları daha soğuk, daha derin sulardan bir termoklin ile ayrılır. Özellikle Pasifik havzasının doğu yarısındaki ekvator boyunca soğuk suların yükselmesi, deniz seviyesi yüksek olduğunda engellenebilir ve bu da sıcak olaylara neden olabilir.

    El Niño, genellikle her 3 ila 7 yılda bir meydana gelen orta ve doğu tropikal Pasifik'teki okyanus sularının döngüsel bir ısınmasıdır. Dünya çapında hava durumunu etkileyebilecek hava basıncındaki değişiklikler ve yüksek seviyeli rüzgarlarla bağlantılıdır. Pasifik'in aynı bölgesinde okyanus sularının soğutulması olan La Niña ile dönüşümlüdür.

    TOPEX / Poseidon ve Jason uydularından gelen deniz yüzeyi yükseklikleri verileri, okyanusta ne kadar ısı depolandığını hesaplamak için kullanılabilir. El Niño ve La Niña gibi iklim olaylarını gösteren okyanustaki yıldan yıla ve hatta on yıldan on yıla kadar olan değişiklikler bu verilerle çarpıcı bir şekilde görselleştirilir. Deniz yüzeyi yüksekliği, küresel okyanusların "nabzını" almak için en modern ve güçlü araçtır.

Kavram D

    Bilimsel gözlemler, küresel iklimin geçmişte değiştiğini, şimdi değiştiğini ve gelecekte de değişeceğini göstermektedir. Bu değişimin büyüklüğü ve yönü Dünya'nın her yerinde aynı değildir. 

    Dünyadaki iklimler büyük ölçüde değiştiği gibi, son iklim değişikliğine eşlik eden değişiklikler de çeşitlidir. Küresel olarak bir ısınma eğilimi olsa da, bazı bölgeler daha da ıslanırken, diğerleri daha sıcak ve daha kuru hale geliyor. Bir zamanlar iklimin genellikle istikrarlı, eşit omurgalı olduğu düşünülüyordu, ancak şimdi iklim değişikliğinin Dünya'nın geçmişinde birçok kez olduğu gibi aniden ortaya çıkabileceğini biliyoruz. 

    Aşağıdaki şekil, Dünya'nın iklim sisteminin durumunu etkileyen temel bileşenleri göstermektedir. Bu sistemin durumundaki değişiklikler, açıklanan bileşenlerden herhangi biri aracılığıyla harici olarak ( dünya dışı sistemlerden ) veya dahili olarak ( okyanus, atmosfer ve kara sistemlerinden ) meydana gelebilir. Örneğin, dışsal bir değişiklik, güneşin çıktısında, Dünya'nın atmosferi ve yüzeyi tarafından alınan güneş radyasyonu miktarını dışarıdan değiştirecek bir değişiklik içerebilir. Dünya'nın iklim sistemindeki iç değişiklikler, atmosferik gazların konsantrasyonlarındaki değişikliklerden, dağ oluşumundan, volkanik emisyonlardan ve yüzey veya atmosferik yansıtıcılıktaki ( albedo ) değişikliklerden kaynaklanabilir.

    İklimbilimcilerin çalışmaları, Dünya'daki geçmiş iklim değişikliği olaylarının çoğundan yalnızca sınırlı sayıda faktörün sorumlu olduğunu gösteren kanıtlar buldu. Bu faktörler şunları içerir: 

• Dünya'nın yörünge özelliklerindeki değişimler. 
• Atmosferik karbondioksit değişimleri. 
• Volkanik patlamalar. 
• Güneş enerjisi üretimindeki değişimler. 

Kavram E

    Ağaç halkalarından, diğer doğal kayıtlardan ve dünya çapında yapılan bilimsel gözlemlerden elde edilen kanıtlara dayanarak, Dünya'nın ortalama sıcaklığı şu anda en azından son 1.300 yıldır olduğundan daha sıcak. Ortalama sıcaklıklar son 50 yılda, özellikle Kuzey Kutup Bölgesi'nde belirgin bir şekilde artmıştır. 

    Dünya'nın sıcaklığı son yüzyılda yaklaşık 0.74 °C arttı. Bu küçük bir artış gibi görünse de, gezegenin fiziksel ve biyolojik sistemleri üzerinde derin etkileri oldu ve bu da toplumu etkiledi. İklim bilimi topluluğunun büyük bir çoğunluğu, 1750'den bu yana insan faaliyetlerinin net etkisinin ısınmadan biri olduğu konusunda hemfikir. Ayrıca, 20. yüzyılın ortalarından bu yana küresel ortalama sıcaklıklarda gözlemlenen artışın çoğunun, antropojenik ( insan kaynaklı ) sera gazı konsantrasyonlarında gözlenen artıştan kaynaklandığı sonucuna varmışlardır.

    Ağaçlar, doğanın geçmişin en doğru kanıtlarından bazılarını içerir. Ağaç gövdesinin enine kesitinde halkalar olarak görünen büyüme katmanları, sel, kuraklık, böcek saldırıları, yıldırım çarpmaları ve hatta depremlerin kanıtlarını kaydeder. Her yıl, bir ağaç çevresine eklenir, yeni büyümeye ağaç halkası denir. Ağaç büyümesi, su mevcudiyeti gibi yerel koşullara bağlıdır.

    Ağacın kullanabileceği su miktarı yıldan yıla değiştiğinden, bilim adamları bölgesel kuraklık ve iklim değişikliği modellerini yeniden yapılandırmak için ağaç halkası modellerini kullanabilirler. Dendrokronoloji olarak bilinen bu çalışma alanı, 1900'lerin başında Andrew Ellicott Douglass adlı Amerikalı bir gökbilimci tarafından başlatıldı.

    Bir ağaç halkası iki katmandan oluşur: 

• İlkbaharda açık renkli bir tabaka büyür 
• Yaz sonunda koyu renkli bir tabaka 

    Yağışlı ve serin yıllarda, çoğu ağaç sıcak ve kurak yıllara göre daha fazla büyür ve halkalar daha geniştir. Kuraklık veya şiddetli bir kış, daha dar halkalara neden olabilir. Halkalar ağaç boyunca tutarlı bir genişlikteyse, iklim her yıl aynıydı. Bir ağacın halkalarını sayarak, ağacın yaşını ve sağlığını ve her yılın büyüme mevsimini oldukça doğru bir şekilde belirleyebiliriz. 

    Modern dendrokronologlar, halkalarını analiz etmek için nadiren bir ağacı keser. Bunun yerine, çekirdek numuneleri, ağaca vidalanan ve dışarı çekilen bir delici kullanılarak çıkarılır ve beraberinde yaklaşık 4 milimetre çapında saman büyüklüğünde bir ahşap numunesi getirilir. Ağaçtaki delik daha sonra hastalığı önlemek için kapatılır. Bilgisayar analizi ve diğer yöntemler, bilim adamlarının geçmiş yüzyıllarda meydana gelen bazı büyük ölçekli iklim değişikliklerini daha iyi anlamalarını sağlamıştır.

Kavram F

    Dünya'nın uzun vadeli iklim değişkenliğini yönlendiren doğal süreçler, son yıllarda gözlemlenen hızlı iklim değişikliğini açıklamıyor. Mevcut tüm kanıtlarla tutarlı olan tek açıklama, insan etkilerinin iklim değişikliğinde artan bir rol oynadığıdır. İklimde gelecekteki değişiklikler, tarihsel değişikliklere kıyasla hızlı olabilir. 

    İklimin değişmesine neden olan tüm faktörler arasında, atmosferdeki çeşitli sera gazlarının artan konsantrasyonu en baskın olanıdır. Başlıca sera gazlarının birçoğu doğal olarak meydana gelir, ancak son 250 yılda atmosferik konsantrasyonlarındaki artışlar büyük ölçüde insan faaliyetlerinden kaynaklanmaktadır. Diğer sera gazları tamamen insan faaliyetlerinin sonucudur. Mevcut atmosferik karbondioksit ve metan konsantrasyonları, 650.000 yıl öncesine dayanan atmosferik bileşimin kutup buz çekirdeği kayıtlarında bulunan sanayi öncesi değerleri çok aşıyor. Çok sayıda kanıt, bu gazlardaki sanayi sonrası artışın doğal mekanizmalardan kaynaklanmadığını doğrulamaktadır.

    Tüm kıtalardan ve çoğu okyanustan, birçok doğal sistemin bölgesel iklim değişikliklerinden, özellikle de sıcaklık artışlarından etkilendiğine dair yaygın kanıtlar vardır. Bu değişiklikler şunları içerir: 

• Kar, buz ve donmuş zemindeki değişiklikler buzul göllerinin sayısını ve boyutunu artırmış, dağ ve diğer permafrost bölgelerinde zemin istikrarsızlığını arttırmış ve bazı Arktik ve Antarktika ekosistemlerinde değişikliklere yol açmıştır. 
• Karasal ekosistemlerde, bahar olaylarının daha erken zamanlaması ve bitki ve hayvan aralıklarındaki kutuplara ve yukarıya doğru kaymalar, son iklim değişiklikleriyle bağlantılıdır. 
• Bazı deniz ve tatlı su sistemlerinde, aralıklardaki kaymalar ve alg, plankton ve balık bolluğundaki değişiklikler, artan su sıcaklıklarının yanı sıra buz örtüsü, tuzluluk, oksijen seviyeleri ve dolaşımdaki ilgili değişikliklerle ilişkilidir. 

Kavram G

    Karbondioksiti atmosferden uzaklaştıran doğal süreçler, şu anda atmosfere ekleyen süreçlere kıyasla yavaş çalışır. Bu nedenle, bugün atmosfere salınan karbondioksit bir yüzyıl veya daha uzun süre orada kalabilir. Bazıları insanlar tarafından yaratılanlar da dahil olmak üzere diğer sera gazları atmosferde binlerce yıl kalabilir. 

    Sera gazları arasında karbondioksit, insan faaliyetleriyle olan bağlantıları nedeniyle belki de en önemlisidir. Sanayi Devrimi'nden bu yana, atmosferik karbondioksit yüzde 30 artarken, ortalama küresel sıcaklıklar yaklaşık 0.5 °C arttı. Ortalama olarak, karbondioksit okyanusa yerleşmeden yaklaşık 100 yıl önce atmosferde bulunur veya bitkiler tarafından atmosferden çıkarılır. Karbondioksitin atmosferden okyanus yoluyla uzaklaştırılması, küresel sıcaklıklar üzerinde serinletici bir etkiye sahiptir. Ne yazık ki, okyanusta artan karbondioksit suyu değiştirerek daha asidik hale getirir.

    Aşağıdaki görüntüler atmosferimizdeki karbondioksit seviyelerinin yükseldiğini göstermektedir. Her iki görüntü de, atmosferdeki büyük ölçekli dolaşım modellerini takip ettiği için karbondioksitin dünyaya yayıldığını gösteriyor. Bu iki resimdeki renk kodları, 2003'ten 2007'ye kadar olan karbondioksit artışını hesaba katmak için farklıdır. 2003 için renk çubuğu 2007 için kullanılsaydı, ortaya çıkan 2007 haritası kırmızımsı renklerle doyurulur ve karbondioksit dağılımının ince yapısı gizlenirdi.